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例4.4.2對例4.3. 1的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行變工況計(jì)算
日期:2022-01-07 09:05:11點(diǎn)擊:239
例
4.4.2
對例
4.3.
1
的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行變工況計(jì)算。原設(shè)計(jì)條件是:管內(nèi)蒸汽的入 口溫度為
130
°C
是飽和溫度,冷凝后水的出口溫度為
40
°C
,入口蒸汽流量為
18
t/h (5.0 kg/s)
;
空氣的設(shè)計(jì)入口溫度為
16
風(fēng)量為
625
kg/s,
當(dāng)空氣入口溫度升至
30
°C
時(shí),需要進(jìn)行變工況計(jì)算.由于管內(nèi)的換熱過程分兩個(gè)階段:飽和蒸汽的凝結(jié)和凝結(jié)水的 冷卻,兩個(gè)階段是分別設(shè)計(jì)的,因而變工況計(jì)算也需分別進(jìn)行。
(1) 凝結(jié)水冷卻段的變工況計(jì)算。
① 已知:設(shè)計(jì)面積A
=332
m
2
,
傳熱量
= 1 894
kW,
傳熱系數(shù)
入口溫度
= 130
°C
,出口溫度
= 40
°C
,
為凝結(jié)段與冷卻段交界點(diǎn)處的介質(zhì) 溫度。
② 熱容量計(jì)算。
水的熱容
空氣熱容
因
,故水側(cè)的熱容量最小。
③ 傳熱效率計(jì)算
代入式
(2. 12.9)
,對單相流體的情況
(4)
計(jì)算結(jié)果
注:
為凝結(jié)段和冷卻段分界點(diǎn)處的空氣溫度。
(2) 蒸汽凝結(jié)段的變工況計(jì)算。
① 已知:設(shè)計(jì)面積
換熱量
,
傳熱系數(shù)
(m
2
• ℃
) .
② 熱容量和傳熱單元數(shù):因管內(nèi)蒸汽凝結(jié)為相變過程,熱容
為無限大,管外空 氣的熱容為最小值
③ 傳熱效率
:
對相變介質(zhì),按式
(2. 12.8)
計(jì)算
④ 初步計(jì)算結(jié)果:
與原設(shè)計(jì)結(jié)果
有
13 %
的差別,為計(jì)算誤差。事實(shí)上,二者應(yīng)該是相 等的,因?yàn)椴还芄r如何變化,全部蒸汽凝結(jié)所需熱量是不變的。
(3) 蒸發(fā)段和冷卻段分界點(diǎn)的移動和傳熱面積的重新分配。
由于變工況,空氣進(jìn)口溫度由
16
℃升為
30
℃
空氣的出口溫度由
36
℃
升至
47.7
℃
家
由于冷流體空氣整體溫度的提高,使各段的傳熱溫差
變小,對于凝結(jié)段,
=
,
由于傳熱量
和傳熱系數(shù)
不變,溫差
的減小會導(dǎo)致傳熱面積
,
的增大, 但總的面積是不變的,凝結(jié)段傳熱面積的增大,必然導(dǎo)致冷卻段傳熱面積的減少,這將使 得凝結(jié)段和冷卻段在圖
4. 3.
1
中分界點(diǎn)向右移動。這將進(jìn)一步導(dǎo)致冷卻段介質(zhì)出口溫度 的升高。
反之,在寒冷的季節(jié),或當(dāng)大氣溫度低于設(shè)計(jì)氣溫時(shí),凝結(jié)段占有的傳熱面積會減少, 冷卻段的傳熱面積會增大,二者的面積分界點(diǎn)向左移動,介質(zhì)出口溫度下降,甚至結(jié)冰。 綜上所述,當(dāng)空冷器中同時(shí)擁有凝結(jié)段和冷卻段時(shí),在總傳熱面積不變的情況下,兩段所 占有的傳熱面積之比,會隨著氣溫的變化而“飄動”。
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4.4.2變工況計(jì)算舉例和分析
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