如何计算动力介质消耗量？

动力介质是能量的间接使用形式，它们是由电力、煤燃料油等能源转化而来的，动力介质的消耗是间接能耗，也是工艺设计、能量计算的主要内容。工艺设计中关于介质的耗能计算，一般只求出各种动力介质的各种消耗量指标，而不必换算成原始能源的消耗量。公用工程设计人员根据工艺设计人员提出的各种动力介质消耗指标和介质规格要求，设计动力介质供给系统，并根据最后设计结果，汇总全厂各种动力介质消耗总量，换算成原始能源消耗量，提出能源供应要求。动力介质消耗量计算指标包括单机消耗、单产消耗、总消耗、平均和最大消耗等项目。

5.2.2.1 单机消耗量计算

（1）电能的消耗量

在塑料厂绝大部分设备是以电能为动力，电加热装置也普遍使用，包括电阻加热、电感加热。因此，电是塑料制品厂主要能量形式，电能消耗量在总能耗中占很大的比例。由于影响生产能耗的因素很多，准确的能量消耗计算比较复杂。例如，挤出机工作过程中螺杆驱动功率随物料黏度，固体塞长度，螺杆转速等参数的改变而变化，而其能量消耗也不同。因此，工艺设计中，为简化计算，在计算电能消耗量时，一般根据设备选型设计确定的设备额定功率和非定型设备的设计功率，以及设计生产时间进行简单估算。电热加热设备则根据热量平衡方程求出Q₂，代入下式求取。

式中 E——电能，kW·h

Q₂——电热装置需要提供的热量，kJ

η——电热装置的电工效率，一般取0.85～0.95

注意：选用（设计）设备的加热额定功率必须要等于（或略大于）该计算值除以该设备加热工作时间。

（2）加热蒸汽消耗量计算

塑料制品厂除电热设备外，也有采用过热蒸汽加热的设备，如密炼机、开炼机、压延机、聚苯乙烯发泡成型机、层压机等。蒸汽加热形式有直接加热和间接加热两种。间接加热是将蒸汽通入设备夹套或加热管中，直接加热是将蒸汽直接通入待加热的物料中。

①间接加热设备蒸汽消耗量计算

式中 m_D——蒸汽消耗量，kg

Q₂——蒸汽向生产设备提供的热量，kJ

h_s——蒸汽热焓量，kJ/kg，数值与蒸汽压力有关

h_w——冷凝水热焓量，kJ/kg，数值与冷凝水温度有关

常温常压下水的平均比热容=4186.8J/（kg·℃），冷凝水热焓含量=4186.8J/kg，即“h_w”在数值上等于冷凝水温度“t”（℃），则：

其中“t”为冷凝水以摄氏度表示的温度，单位为℃。

②直接加热设备蒸汽消耗量计算

直接加热设备的冷凝水温度等于被加热物料最终温度“t_f”（℃）。

注意：此式使用条件为t_f＜100℃，因为当t_f≥100℃时蒸汽没有凝结成水，而蒸汽的热容随温度变化较大，蒸汽热含量不能用蒸汽温度表示。

（3）冷却剂消耗量

塑料制品厂生产中冷却过程是不可缺少的，常用的冷却剂有冷却水、空气、矿物油等。冷却剂消耗量按下式算：

式中 m_w——冷却剂消耗量，kg

Q₂——冷却剂带走的热量，kJ

c——冷却剂比热容，kJ/（kg·℃）(www.xing528.com)

t_k——排出冷却剂的平均温度，℃

t₀——冷却剂初始温差，℃

注意：比热容“c”是温度的函数，计算时必须给以考虑其变化。加热冷却过程中交换的热量“Q₂”决定蒸汽或冷却剂消耗量，其值应根据原料性能参数、工艺参数和产量通过计算得到。

5.2.2.2 动力介质单机最大及平均消耗量

（1）单机最大消耗量

动力介质单机最大消耗量系指单台生产设备在操作某种动力介质时的单位时间消耗量，其值为操作一次动力介质的消耗量（D₁）与该次操作时间（t₁）之比，即：

（2）单机平均消耗量

单机平均消耗量系指单台生产设备在一定时间范围内（1a、1d、1h等）单位时间的消耗量，其值为一个工作周期内的动力介质消耗量（D₀）与工作周期（t₀）之比，即：

5.2.2.3 动力介质总消耗量

全车间（全厂）动力介质消耗量汇总计算，包括车间（厂）年消耗量，平均消耗量和最大消耗量三项内容。

年消耗量和平均消耗量的计算分别是将全车间（厂）投入生产的消耗同一种动力介质的设备之单机年消耗量和单机平均消耗量累加。

车间（厂）最大消耗量的计算是将车间（厂）内消耗同种动力介质并同时使用该种动力介质的设备之单机最大消耗量累加。

注意：在进行动力介质消耗量汇总时需要考虑介质传输过程中的损耗，计算时一般在各单机消耗量内加上损耗量再进行累加。即各种动力介质总消耗量计算公式如下。

式中 D_总——全车间（全厂）某种动力介质总消耗量，kg/a，m³/a；平均消耗量，kg/h，m³/h；或最大消耗量，kg/h，m³/h

D——投入生产的消耗同种动力介质的所有设备单机年消耗量，kg/a，m³/a；单机平均消耗量，kg/h，m³/h；或同时消耗同种动力介质的各设备单机最大消耗量，kg/h，m³/h

α——动力介质传输损耗系数

几种介质的损耗系数参考表5-10。

表5-10 几种介质传输损耗系数

5.2.2.4 动力介质单产消耗定额

生产单位产量的产品所需耗用的某种动力介质的数量，称为单产消耗定额。

式中 D_p——某种动力介质单产消耗定额，kg/t，m³/t

D_总——全车间（厂）该种动力介质总消耗量，kg/a，m³/a

w——计划年产量，t/a