Springen naar inhoud

Warmteoverdracht stoom


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 augustus 2011 - 10:46

Hallo,

Het is misschien heel eenvoudig, maar moet het toch even zeker weten. Het gaat om het opwarmen van stikstof dmv van stoom. Hoeveel kg stoom van 200 graden is er nodig? (Afgezien van de warmteverlies door leidingen etc)

Als voorbeeld heb ik 1 kg stikstof.
T1= -196
T2= 150
m = 1
Cv= 740
Q1-2= m * Cv * dT

Energie die nodig is: (150--196)*740*1= 256kJ

Terug rekenen naar stoom:
T= 200
m= ?
Cv= 1410

256kJ/(1410*200) = 0.9kg

De gebruikte waarde Cv zijn afkomstig van Wiki etc. Het gebruik van deze formule lijkt me te eenvoudig.

Groeten.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 17 augustus 2011 - 18:39

Koude stikstof van -196 oC opwarmen met stoom is vragen om moeilijkheden.

Maar afgezien daarvan: wat is hier precies de bedoeling?
Gaat dit over koude vloeibare of gasvormige stikstof?
Gaat dit om een stikstofstroom of over een opgesloten hoeveelheid in een vat?
Waarom wil je met Cv rekenen in plaats van Cp, of nog beter: enthalpieverschil?
Waarom reken je niet met de condensatiewarmte van stoom? Of denk je serieus dat de stoom niet zal condenseren, of erger: bevriezen?
Hydrogen economy is a Hype.

#3

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 18 augustus 2011 - 09:59

Koude stikstof van -196 oC opwarmen met stoom is vragen om moeilijkheden.
Maar afgezien daarvan: wat is hier precies de bedoeling?


De bedoeling is om vloeibare stikstof dmv een stoomverdamper op temperatuur te brengen. Hoeveel kilogram stoom 200 graden ben ik nodig om een bepaalde hoeveelheid stikstof van -196 naar 150 graden te krijgen?

Gaat dit om een stikstofstroom of over een opgesloten hoeveelheid in een vat?


Het betreft dus een stroming. Een stikstof tank aangesloten op een verdamper. Door de druk in de tank gaat de stikstof naar de verdamper, door de stoom wordt de druk en temperatuur nogmaals verhoogt....

Waarom wil je met Cv rekenen in plaats van Cp, of nog beter: enthalpieverschil?


Ik dacht dat het rekenen met Cv of Cp weinig verschil uitmaakte, omdat de K-factor constant is bij een ideaal gas. Betreft enthalpie ga ik dit eerst doorlezen Enthalpie

Waarom reken je niet met de condensatiewarmte van stoom? Of denk je serieus dat de stoom niet zal condenseren, of erger: bevriezen?


De stroming van het stoom zorgt ervoor dat het niet bevriest. Het rekenen met condensatie warmte is mij (nog) totaal onbekent...

groeten

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 18 augustus 2011 - 11:19

De bedoeling is om vloeibare stikstof dmv een stoomverdamper op temperatuur te brengen.

Als het gaat om vloeibare stikstof moet je natuurlijk ook de verdampingswarmte van de stikstof toevoeren.

Hoeveel kilogram stoom 200 graden ben ik nodig om een bepaalde hoeveelheid stikstof van -196 naar 150 graden te krijgen?

Dat hangt er vanaf of de stoom condenseert of niet. Ik zou denken van wel. Wat is overigens de stoomdruk?

Ik dacht dat het rekenen met Cv of Cp weinig verschil uitmaakte, omdat de K-factor constant is bij een ideaal gas.

Cv geldt alleen voor een gesloten vat waarin een bepaalde hoeveelheid gas opgewarmd wordt maar dat komt in de praktijk eigenlijk nooit voor. In alle andere gevallen, zoals hier, moet je rekenen met enthalpieverschil, of als het alleen gas is eventueel met Cp.
Voor stikstof is k = 1,4 dus Cp = 1,4 * Cv dus Cp en Cv verschillen behoorlijk veel.
Maar in dit geval gaat het over verdamping van vloeibare stikstof dus is Cp niet bruikbaar maar moet je rekenen met enthalpieverschil van stikstofgas van 150 oC en vloeibare stikstof van -196 oC.
Wat is de druk in de tank?

Gewoonlijk wordt vloeibare stikstof verdampt met atmosferische lucht in een warmtewisselaar die naast de tank staat, zoals in dit plaatje:
Geplaatste afbeelding
De warmtewisselaar wordt daardoor geleidelijk bedekt met ijs dat bevriest uit de lucht en moet af en toe schoongespoten worden met een waterstraal.
De stikstof uit zo'n verdamper kan dan eventueel verder opgewarmd worden in een warmtewisselaar met stoom (of wat dan ook) maar stoom gebruiken om vloeibare stikstof te verdampen, daar heb ik nog nooit van gehoord. Dat wil overigens niet zeggen dat het onmogelijk is, misschien bestaat er een gespecialiseerde fabrikant die zo'n apparaat ontworpen heeft, maar dannog zie ik het voordeel van stoom voor verdamping niet. Een elektrische verdamper is wellicht beter.

De stroming van het stoom zorgt ervoor dat het niet bevriest.

Dat hoop je.
Is dit een bestaand systeem met bestaande verdamper? Zo ja, hoe ziet het er nu uit?

Veranderd door Fred F., 18 augustus 2011 - 11:23

Hydrogen economy is a Hype.

#5

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 19 augustus 2011 - 13:04

Beste Fred,

Het voorbeeld systeem waar ik van uit ga is,

Een nitrogen tank 6 bar (including bijbehorende vaporiser), deze aangesloten op een Steam vaporiser (kan helaas geen fabrikant vinden). Wat ik begrijp is dat je hiermee een systeem kan droogblazen met de nitrogen, geen zuurstof etc wat reacties kan geven.

Wat ik ga proberen uit te rekenen is het enthalpieverschil van de stikstof -196 tot 150.

R=Cp-Cv (of CV*1,4)
297=Cp-741
Cp=1036J/(kg.K)

dH=m*Cp(T2-T1)
dH=1*1036*(150--196)
dH=358kJ

Over het geleverde stoom moet ik nog het 1 en ander uitzoeken.
groeten

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 19 augustus 2011 - 16:37

Een nitrogen tank 6 bar (including bijbehorende vaporiser), deze aangesloten op een Steam vaporiser

Je noemt nu twee keer een vaporiser, één behorende bij de tank en daarna één met stoom. Wat wordt het nou?

Wat ik ga proberen uit te rekenen is het enthalpieverschil van de stikstof -196 tot 150.
.....
dH=358kJ

Dat is de dH voor gasvormig stikstof van -196 oC naar gasvormig stikstof van 150 oC. De verdampingswarmte zit hier niet bij.
Betekent dit dat je van plan bent de stikstof te verdampen met de buitenlucht in zo'n verdamper als op bovenstaande foto?
En dat je daarna een warmtewisselaar op stoom plaatst die de gasvormige stikstof alleen superheat?

Over het geleverde stoom moet ik nog het 1 en ander uitzoeken.

Wat is de druk van de stoom?

Veranderd door Fred F., 19 augustus 2011 - 16:45

Hydrogen economy is a Hype.

#7

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 23 augustus 2011 - 14:56

Je noemt nu twee keer een vaporiser, één behorende bij de tank en daarna één met stoom. Wat wordt het nou?


De eerste zorgt ervoor dat de vloeistof wordt omgezet naar Gas, de tweede zorgt dmv van stoom dat de temperatuur van het gas naar de 150 graden wordt gebracht.

Dat is de dH voor gasvormig stikstof van -196 oC naar gasvormig stikstof van 150 oC. De verdampingswarmte zit hier niet bij. Betekent dit dat je van plan bent de stikstof te verdampen met de buitenlucht in zo'n verdamper als op bovenstaande foto? En dat je daarna een warmtewisselaar op stoom plaatst die de gasvormige stikstof alleen superheat?


Yes! De steam vaporizer, is eigenlijk een warmtewisselaar. Het gebruik van de benamingen door de fabrikant levert onduidelijkheid op.

Wat de druk is weet ik zo niet, daar kan moet ik achter kunnen komen.

#8

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 13 september 2011 - 08:39

Om het verhaal toch af te sluiten.

Hoe de berekingen gaan is mij niet duidelijk, een ver van me bed show waarschijnlijk.

De waarden die ik oa van een fabrikant heb gekregen zijn:

Output van de verdamper is, dit geldt voor stikstof:
Qmax: 15.000Nm3/h
Pmax: 35-40Bar
Trange: -196 tm 200 graden.

Input stoom is:
6 Bar
200 graden.



Bedankt voor de reacties. greets T

#9

Neutra

    Neutra


  • >250 berichten
  • 354 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 13 september 2011 - 08:50

Het kost heel wat moeite en energie om stikstof vloeibaar te krijgen.
en dan moet het opeens weer 'warm' worden.
Wat is hier het nut van???

#10

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 13 september 2011 - 13:03

Het kost heel wat moeite en energie om stikstof vloeibaar te krijgen.
en dan moet het opeens weer 'warm' worden.
Wat is hier het nut van???


Offtopic.

Stikstof wordt in vloeibare vorm aangeleverd. Dit neemt zoals je weet +/-700 keer minder ruimte in beslag dan stikstof in gas vorm.

De toepassing van stikstof is zeer breed, ga eens zoeken naar Nitrogen/Oil/Refinery/Plant met de bekende zoekmachine.

En stikstof heeft enkele eigenschappen die zeer voordeling zijn ten opzichte van lucht en water.

greets

#11

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8933 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 september 2011 - 15:36

Het is wellicht een beetje off-topic, maar het is voor degenen die het topic lezen en moeite doen om je vraag te beantwoorden wel altijd prettig om te weten wat de achtergrond van de vraag is. Een beetje meer informatie dan een verwijzing naar wat zoektermen is zeker wenselijk, en had eigenlijk al in het openingsbericht horen te staan.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#12

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 11 januari 2012 - 11:51

Lezer,

Het is alweer een oud topic, maar het laat me niet los. Niemand heeft me nog kunnen overtuigen van wat er daadwerkelijk gebeurt bij het omzetten van vloeibaar naar gasvormige stikstof doormiddel van een warmtewisselaar.

De berekeningen die ik gemaakt heb gaan over stilstaand stikstof. Met andere woorden hoeveel engergie moet ik toevoegen aan een massa vloeistof om er gas van te maken.

Daadwerkelijk doen we het anders, dmv van een warmtewisselaar. Er zijn natuurlijk de bijgeleverde tabellen, maar dit geeft verder geen theoretische uitleg.

Het bijgevoegde plaatje geeft een beeld weer van de warmtewisselaar. Input is altijd -196 vloeibaar stikstof, als stoom wordt er altijd oververhitte stoom gebruikt, bijvoorbeeld 20bar 212,4 graden.

Wat ik nu graag zou willen kunnen bepalen (dus niet exact) hoeveel kg oververhit stoom (kJ/kg) ben ik nodig voor een bepaald aantal m3/u en graden aan stikstof.

Door alle informatie om me heen, de draad helemaal kwijt. Paar tips om de juiste weg in te slaan zouden enorm helpen.

Mvg T

Bijgevoegde miniaturen

  • Steam_Vaporizer.JPG

#13

In physics I trust

    In physics I trust


  • >5k berichten
  • 7384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 11 januari 2012 - 12:51

Het is een tegenstroomwarmtewisselaar dus je kan het theoretisch bepalen uit (bijvoorbeeld) de LMTD- of NTU-methode. Door je geometrie zal je correctiefactoren moeten toepassen; die zijn experimenteel vastgesteld of afgeleid uit benaderende oplossingen.

Begin eens hier voor de NTU-methode of hier voor de LMTD-methode.
"C++ : Where friends have access to your private members." — Gavin Russell Baker.

#14

Toni_85

    Toni_85


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 11 januari 2012 - 16:42

Een tegenstroomwarmtewisselaar is dus veel effecienter en de te behalen temperatuur ligt hoger. Met de NTU-methode zou je dus de temperatuursverschil kunnen berekenen.

Als ik terug lees zou ik met het enthalpieverschil moeten gaan rekenen.

Ga dus vastlopen in de volgende formules, wat ga je nu toepassen:

soortelijke enthalpie = verdampingswarmte + enthalpie

Energie = massa ( soortelijke warmte * temperatuur _gas - soortelijke warmte * temperatuur_vloeistof)

ff plat gezegt, bereken hoeveel energie nodig is om de stikstof te verhitten, hieruit bereken je de hoeveel verhitte stoom daar voor nodig is. Of zie ik dit te eenvoudig.

mvg T

#15

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 11 januari 2012 - 20:31

Input is altijd -196 vloeibaar stikstof

Dat is alleen zo als de vloeibare stikstof in de tank atmosferisch zou zijn, maar dat is gewoonlijk niet zo. Eerder had je het over 6 bar dus dan is het -177 oC.

als stoom wordt er altijd oververhitte stoom gebruikt, bijvoorbeeld 20bar 212,4 graden.

Stoom van 212,4 graden en 20 bar is niet oververhit maar verzadigd.

ff plat gezegt, bereken hoeveel energie nodig is om de stikstof te verhitten, hieruit bereken je de hoeveel verhitte stoom daar voor nodig is. Of zie ik dit te eenvoudig.

Inderdaad.

Je bepaalt het enthalpieverschil (kJ/kg) tussen de aangevoerde vloeibare stikstof, en het afgevoerde opgewarmde stikstofgas. Gebruik bijvoorbeeld onderstaand p-h diagram.

En met een stoomtabel bepaal je het enthalpieverschil (kJ/kg) tussen de aangevoerde stoom, en het afgevoerde condensaat.

Deel die twee op elkaar en je zult vinden dat er ruwweg 0,25 kg stoom nodig is per kg stikstof.
Dat is aangenomen dat die stoomwarmtewisselaar alle benodigde warmte levert en er geen voorgeschakelde warmtewisselaar met buitenlucht is.

Bijgevoegde miniaturen

  • Nitrogen_p_h_diagram___GPSA_Eng_Databook.gif
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures