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34.3安全長(zhǎng)度比

日期：2022-01-11 01:24:15點(diǎn)擊：248

34.3安全長(zhǎng)度比
長(zhǎng)度比除了影響熱管換熱器的經(jīng)濟(jì)性之外，還對(duì)管內(nèi)蒸汽溫度及管內(nèi)壓力有重要的影響。有兩種情況需特別注意長(zhǎng)度比的選?。?br /> (1) 當(dāng)熱流體入口溫度較高的時(shí)候，應(yīng)該保證熱管的實(shí)際工作溫度不高于許用蒸汽溫度

。
(2) 當(dāng)熱流體入口溫度較低的時(shí)候，為了防止露點(diǎn)腐蝕，應(yīng)該保證熱管的實(shí)際工作溫度不低于某一安全溫度

。
長(zhǎng)度比與管內(nèi)蒸汽溫度的關(guān)系可以很簡(jiǎn)單地從加熱段和冷卻段的熱平衡推出：
從加熱段加入的熱量：

從冷卻段放出的熱量：

式中,

為加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù)

為加熱段和冷卻段的傳熱面積

為加熱段和冷卻段管外流體的溫度。

因

式(3. 4. 9)中的各物理量有如下關(guān)系：

式(3.4.9)中的

若以許用蒸汽溫度

代替，相應(yīng)的長(zhǎng)度比即為熱管的安全長(zhǎng)度比,

下面，舉例討論式(3.4. 10)的應(yīng)用。
(1)對(duì)熱流體入口溫度較高的情況，所選擇的長(zhǎng)度比

應(yīng)小于安全長(zhǎng)度比

，舉例如下。

例3.4.1 一臺(tái)氣-氣型熱管換熱器，換熱器從煙氣中吸收熱量，用以加熱空氣。熱管的煙氣側(cè)和空氣側(cè)都采用翅片管，經(jīng)初步核算，加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù)分別為

300 W/(m² •℃)，

400 W/(m² •℃)。在煙氣入口處的第一排管，煙氣溫度

350 ℃空氣出口溫度

，為了保證熱管安全工作，希望管內(nèi)蒸汽溫度不超過(guò)許用蒸汽溫度

。試計(jì)算其安全長(zhǎng)度比°
解由式(3.4.10)

為了安全，建議選取

選取較長(zhǎng)的冷卻段，以保證管內(nèi)的蒸汽溫度不超過(guò)許用溫度。由式(3.4.9)得

沒(méi)有超過(guò)許用溫度

(2)對(duì)熱流體入口溫度較低的情況,所選擇的長(zhǎng)度比

.應(yīng)大于安全長(zhǎng)度比［

］,舉例如下。
例3.4.2與例3. 4. 1相同，只是煙氣入口溫度變?yōu)?strong>170℃，出口溫度變?yōu)?strong>130℃空氣入口溫度為20℃，出口溫度為70 °C,為了避免露點(diǎn)腐蝕，許用蒸汽溫度［

］ = 110 ℃試計(jì)算其安全長(zhǎng)度比。
解對(duì)于逆流換熱，可只計(jì)算煙氣出口排管。由式(3.4. 10)

應(yīng)取L_S＞［L_S］,可選L_S=6. 5,即選取煙氣側(cè)的管長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣側(cè)的管長(zhǎng)。
另一改進(jìn)方案：調(diào)節(jié)煙氣側(cè)和空氣側(cè)的翅片管結(jié)構(gòu)和質(zhì)量流速，使

= 400 W/

=250 W/

,則長(zhǎng)度比為

可選

,由式(3.4.9')得

在露點(diǎn)溫度以上。
例3.4.3試確定一臺(tái)氣-液型熱管換熱器的長(zhǎng)度比，換熱器從煙氣中吸收熱量，用以加熱鍋爐給水。熱管的煙氣側(cè)采用翅片管，經(jīng)初步核算，加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù)分別為

。已知煙氣入口溫度

,出口溫度

，水的入口溫度為50℃，出口溫度為80℃。為了避免熱管露點(diǎn)腐蝕, 要求管內(nèi)蒸汽溫度不低于許用溫度［

］=100 ℃。試計(jì)算其安全長(zhǎng)度比。
解對(duì)于逆流換熱，在煙氣出口排管,最容易遭到露點(diǎn)腐蝕，由式(3. 4. 10)

此長(zhǎng)度比過(guò)大，為了縮小長(zhǎng)度比，可以盡量減小水的流速，使水側(cè)的傳熱系數(shù)降至

；同時(shí)，增大煙氣側(cè)的翅片密度，使

,則安全長(zhǎng)度比變?yōu)?/span>

這時(shí)，加熱段的長(zhǎng)度可選取為冷卻段的3.5倍。由式（3. 4. 9，）得

在露點(diǎn)溫度以上，
綜上所述，計(jì)算或選取長(zhǎng)度比的原則是：
① 首先保證安全長(zhǎng)度比，使熱管既避開(kāi)管內(nèi)高溫帶來(lái)的強(qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)，又避開(kāi)管內(nèi)低溫所產(chǎn)生的露點(diǎn)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
② 如果給出的溫度條件沒(méi)有安全風(fēng)險(xiǎn)，則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度比計(jì)算和選取。
流通長(zhǎng)度比主要用在沒(méi)有安全風(fēng)險(xiǎn)的情況下,通過(guò)流通長(zhǎng)度比改變管外換熱系數(shù) 和流動(dòng)阻力。當(dāng)需要提高管外換熱系數(shù)時(shí)，可選取較高的質(zhì)量流速，當(dāng)需要降低管外的流動(dòng)阻力時(shí)，應(yīng)選用較低的質(zhì)量流速。

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