在化工生产过程中，原料与产品、库区的储存往往依赖于储罐。

当涉及储存高熔点、在常温下容易凝固的物料时，为了降低储存物料的粘度并提升其流动性；在严寒地区，储存冰点高于环境温度的物质，通常会采用内加热盘管和外盘管伴热保温这两种方式。

内盘管计算

储罐伴热内盘管计算核心是热负荷→总传热系数 K→换热面积 A→盘管长度 / 圈数 / 压降，按稳态传热与自然对流 / 冷凝模型计算。

一、设计基础参数（先明确）

储罐容积 V、内径 D、高度 H、介质（密度 ρ、比热容 cₚ、导热系数 λ、粘度 μ、凝固点 / 维持温度 tₘ）
加热介质（蒸汽 / 热水 / 导热油，压力 / 温度、潜热 r）
环境温度 tₐ、保温层厚度 δ、导热系数 λᵢₙₛ
加热时间 t、安全系数（1.1~1.2）

二、热负荷计算（总需热量）
1. 介质升温吸热（静态）
Qoil​=ρVc_p​(tfinal​−tinitial​)

单位：J 或 kWh（÷3.6×10⁶）

2. 罐壁散热损失（稳态）
Q_loss​=K_loss​A_total​(t_avg​−t_a​)

总散热面积：A_total​=πDH+2×πD²/4
散热传热系数：K_loss​=1/(δ/λ_ins​+1/h_out​)
表面换热系数 hₒᵤₜ≈10~15 W/(m²・K)

3. 设计热负荷（含余量）
Q_design​=（Q_oil​+Ql_oss​⋅t​）/t  ×1.1∼1.2

单位：W 或 kW

三、总传热系数 K（核心）

hᵢ：管内冷凝 / 对流换热系数（蒸汽冷凝 hᵢ≈5000~10000 W/(m²・K)）
hₒ：管外介质自然对流换热系数（油品 hₒ≈150~300 W/(m²・K)）
R_wall：管壁热阻，
Rբ：污垢热阻（油品取 0.0002~0.0005 m²・K/W）

管外自然对流（油品，GrPr>10⁹）

β：体积膨胀系数（油品≈0.0007  1/K）

四、换热面积与盘管尺寸

常用管径：DN25~DN65；流速 0.3~0.8 m/s；并联组数 m

五、管内压降（蒸汽 / 液体）
1. 蒸汽冷凝（近似水平管）

λ：摩擦系数；v：管内流速

2. 液体（热水 / 导热油）
同常规管流压降计算，控制 ΔP<50 kPa。
六、工程设计要点

蒸汽上进下出，液体下进上出；多组并联避免凝液积存。
盘管中心距罐壁≥100~200 mm；圈间距 150~300 mm。
总传热系数经验值：蒸汽 - 油品 K≈150~250 W/(m²・K)，可快速估算。
安全裕度：面积取计算值 ×1.1~1.2。

七、计算示例（简版）

储罐：V=100 m³，D=5 m，介质重油，t 维持 60℃，tₐ=0℃
蒸汽：0.4 MPa，t=151.8℃，K=200 W/(m²・K)
热负荷 Q=80 kW；Δtₗₘ=(151.8-60)/ln (...)≈85℃
面积 A=80000/(200×85)=4.7 m²
选 DN40（dₒ=48 mm），盘管直径 Dc=4.5 m
单圈长度 =π×4.5=14.14 m
圈数 n=4.7/(π×0.048)/14.14≈2.2 圈（取 3 圈）

 

外盘管计算

当储罐运用内盘管加热时，在部分环境下存在明显弊端，即加热介质容易出现内漏的情况。一旦加热介质内漏，储存的物料就会被污染，进而发生变质，最终影响物料的品质。鉴于此，在这种情形下，可以采用外盘管加热。

在物料储存过程中，由于环境温度的变化，致使物料的热量不断散失。伴热保温储罐的热量损失主要包括罐壁热量损失、罐顶热量损失和罐底热量损失三个部分。

1储罐总热量损失

式中：
 Q— 储罐总热量损失，W。

实际工程计算中，总热量损失需增加 20% 安全裕量.

2 传热系数的计算和选择

 

3 伴热管传热系数 计算

外盘管一般用 DN25/DN32/DN40 钢管，对应外径：

• DN25：dₒ=0.0335 m
• DN32：dₒ=0.0423 m
• DN40：dₒ=0.0483 m

 盘管总长度   L=π/do​A​

 螺旋盘管一圈长度 Lurn​=πD

圈数 n=L/Lturn

盘管间距（工程常用）:

• 150mm / 200mm / 250mm 三档
• 高度方向能布的最大圈数：
   
  nmax​=H/s
   
  s：间距 (m)

若计算圈数 > nₘₐₓ，就多根并联。

外盘管布置 5 条规则

1. 必须全包保温，否则热效率掉一半以上
2. 蒸汽：上进下出，设疏水阀
3. 盘管距罐底 ≥ 200mm，距罐顶 ≥ 300mm
4. 间距常用 200mm，粘度大用 150mm
5. 太长分2~4 组并联，防止压降太大、末端不热