蒸気

【蒸気】減温注水って何?目的、計算方法は?

大型のプラントなどでは、蒸気配管に水を噴霧する減温注水があるところが多いです。

今回は、減温注水とは何か、目的や計算方法について解説したいと思います。

減温注水とは

減温注水とは過熱状態の蒸気に水を噴霧し、温度を下げることを目的に行われます。

一般的に蒸気タービンを回転させるための蒸気は、タービン効率を上げ、蒸気中の水滴によるタービンの減肉を防ぐために飽和温度より高い温度で利用されます。

この蒸気を過熱蒸気といい、過熱器によって作られます。過熱器はボイラーの排ガス熱や電気ヒーターなどを熱源とする場合が多いです。

過熱蒸気は、輸送中に復水が発生しにくく駆動用としては優秀ですが、熱伝達率が低く、物体を加熱する用途としては不向きです。そこで、過熱蒸気の温度を下げるために利用されるのが減温注水です。

減温注水の目的

減温注水を行う目的には次の2つがあります。

伝熱能力を上げる

過熱蒸気はそのままでは非凝縮ガスの空気同様に熱伝達率が非常に低くなります。

そこで、抽気タービンから出てくる仕事を終えた過熱蒸気プロセスの加熱などに利用したい場合は、飽和温度近くまで温度を下げてやる必要があります。

飽和温度を狙って注水を行うと、飽和温度以上に温度が下がらず、水が供給され続けるため、飽和温度+αの制御ポイントで水が噴霧されます。

【タービン】抽気タービンの出力計算方法は?

目次抽気タービンとは抽気タービンの出力計算方法入口蒸気の圧力、温度を決める抽気、排気の圧力を決める有 ...

続きを見る

配管コストを下げる

過熱蒸気の温度が高すぎると、それに耐えうる配管材質にする必要があり配管コストが跳ね上がることがあります。これを防止するために減温注水を行います。

また、過熱器だけの制御では温度が上がりすぎた際に下げる機構がないため、出口温度を安定させ、配管の仕様範囲内に抑えることも減温注水の役割の一つになります。

減温注水の計算方法

欲しい温度まで減温するのに必要な減温注水の水量は質量と熱量の二次方程式から求めることが出来ます。例えば、次のような条件で減温注水がどれだけ必要か計算してみましょう。

過熱蒸気の比エンタルピーは蒸気表から確認することが出来ます。

まず、注水の流量をX[kg/h]、減温後蒸気の流量をY[kg/h]とすると、次の式が成り立ちます。

$$Y=5000+X・・・(1)$$

次に、合流後の熱量が入口蒸気と注水の熱量の合計になることを考えると、次の式が成り立ちます。

$$3213×5000+167X=2871Y・・・(2)$$

この二次方程式を解くと、減温注水の量を計算することが出来ます。

今回の計算では必要な注水量は約632kg/hになります。

また、少し条件を変えて合流後の蒸気が合計5000kg/hになるように計算すると、入口蒸気は4439kg/h、注水は561kg/hになります。

どんな条件でも、質量と熱量はそれぞれの合計だということを意識すれば簡単に計算することが出来ます。ただ、実際に注水を供給するためには、蒸気配管よりも高圧にしてやる必要があるので、どの程度の圧力が必要かは減温器メーカーに確認する必要があります。

まとめ

  • 減温注水は過熱蒸気の温度を下げるために使用される。
  • 伝熱能力の向上や配管コストを下げることが目的。
  • 流量と熱量で方程式を立てると計算できる。

大型のプラントでは当たり前のように使用されている減温注水ですが、なぜ減温が必要なのかがイメージできたでしょうか?

是非、減温注水をしている箇所があればなぜその温度になっているのかを考えてみてください。

【熱力学】ヒートバランスって何?計算方法や使い方は?

目次ヒートバランスとは?ヒートバランスの使い方実務でヒートバランスを使用する場合まとめ タンクや釜な ...

続きを見る

技術系資格取得を目指す方必見!おすすめ通信講座

最短で資格を取得するためには、いかに効率よく学習するかが重要です。モチベーションを維持しながら最短で資格取得を目指すなら通信講座を利用するのもおすすめです。

シンプルで分かりやすいテキストSAT『エネルギー管理士熱分野』

現場技術系専門の通信講座です。イラストを多用したシンプルで分かりやすいテキストと動画がセットになっています。

価格もお手頃で、特に熱力学などを学んだことのない初学者におすすめの通信講座です。

エネルギー管理士以外にも電験や衛生管理者など25の資格の通信講座を展開しています。

電験取得を目指すならSAT『第三種電気主任技術者講座』

イメージしにくい交流回路についても多様なイラストと解説動画で詳しく解説してくれます。独学ではなかなか勉強が進まないという方に特におすすめの講座です。電気について詳しく学べるので実務で電気を使うという方には最適な教材です。

技術系資格の最高峰SAT『技術士合格講座』

論文添削やZOOMマンツーマン指導が付いており、面接対策もWeb上で行うことが出来ます。また、テキストは毎年改定されているので常に最新の教材で勉強することが出来ます。

  • この記事を書いた人
  • 最新記事

エコおじい

プラントエンジニアです。工業技術をどこよりも分かりやすく解説するをテーマに2017年から情報発信をしています。最近、Youtubeも始めました。応援していただけるという方は更新情報などを発信するので、Twitterのフォローお願いします。

おすすめ記事

1

目次1. エネルギー管理士試験の合格体験談1-1. ほぼ無勉強で受験~1年目~1-2. 過去問を中心 ...

2

目次SATとはSATの通信講座の特徴WebやDVDで講義動画が見られるシンプルで分かりやすいテキスト ...

3

目次SATとはSATの通信講座の特徴WebやDVDで講義動画が見られるシンプルで分かりやすいテキスト ...

-蒸気

© 2021 エネ管.com Powered by AFFINGER5