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3.4.1流通长度比

日期:2022-01-11 01:25:15点击:317

3.4.1流通长度比
在第2章已讨论过,设计中首先遇到的问题是如何选择热流体和冷流体的迎面质量 流速
,并指出,质量流速应根据传热和阻力的要求进行选取。
对于气-气型热管换热器,设热流体的质量流量为
,冷流体的质量流量为 ,在合理地选择了热流体和冷流体的质量流速以后,所需的迎风面积、 分别为
式中,分别为加热段和冷却段的长度,m为加热段和冷却段的宽度,m对于 顺流或逆流的气-气型热管换热器,管束的宽度是相同的,即
由式(3.4. 1)和式(3.4.2)可得,加热段和冷却段的长度比如为
此即为流通长度比
由式(3.4.3)可见,流通长度比
与流量比成正比,与质量流速比成 反比,而取决于设计者的选择,带有一定的任意性,因而也带有一定的任意性。
应当指出,式(3. 4. 3)主要是对气-气型热管换热器而言,对于气-液型或气-汽型换 热器,可根据下面讲述的经济长度比或安全长度比计算。
3.4.2经济长度比
所谓经济长度比,就是热管的总长度L为最小值时的长度比。为此,应选取总长度L 对应的基管外表面积计算热管的各项热阻。由表(3. 2. 1 )可知,在热管传热过程的7项 热阻中,蒸汽流动的热阻R,很小,可以忽略,同时假定热管的总长
,这时,基管外 表面积,以为基准的传热热阻

式中,为长度比直为冷热流体的传热平均温差为单支热管的总传 热量。为热管基管外径《为热管内径,总管长,.为加热段(蒸发段) 长度,为冷却段(凝结段)长度,为以加热段基管外表面为基准的热流体侧的管 外放热系数为以冷却段基管外表面为基准的冷流体侧的管外放热系 数为管内蒸发换热系数为管内凝结换热系数,为管壁导热系数;
对式(3.4.4)求导数
,并令其等于零,便可求得传热热阻为最小值时的长 度比。在此长度比下,对于相同的传热量和传热温差,热管具有最小的传热面积,即最短 的管长,故可称为经济长度比,以表示。求解的结果为
式中,分别称为加热段和冷却段的传热系数,o
对于气-气型热管换热器,90%以上的传热热阻集中在管外换热侧,故式(3.4.5)可 以用下式表示而不会引起明显的误差:
 上面诸式表明,经济长度比。和加热段与冷却段的传热系数(或管外换热系数)的0.5次 蓦成反比。事实上,在热管换热器的设计中,这一关系式已被广泛采用,例如:对于气-气 热管换热器,两边的换热系数接近相等,即选取的两段管长接近 相等是经济的;对于气-液型热管换热器,因气体侧传热系数小于液体侧传热系数, 即,因此,液体侧管长应小于气体侧的管长。例如,有一热管式省煤器, 烟气侧有翅片,经核算,烟气侧的传热系数,水侧的传热系数 2 000 W/(m2 - ℃),,。当选取 时,则 

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