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4.4.2变工况计算举例和分析
日期:2022-01-07 09:05:42点击:327
4.4.2变工况计算举例和分析
例
4.4.1
试对例
4. 2.
1
的空冷器设计结果进行变工况计算,已知:热水流量
130
t/h = 36.
1
kg/s,
热水进口温度
热水出口温度
,空气流量
G
a
=
754.
3
kg/s
,
空气设计进口温度
,空气设计岀口温度
,
设计热负荷
Q
=
13
645.
8
kW,
实取传热面积
A
o
= 1
067.
64
m
2
o
变工况:当空气入口温度提至当地最高气温
和降至最低气温
时,试
计算:
(1) 水的出口温度
;
(2) 空气出口温度
;
(3) 热负荷
Q
。
计算依据:按“传热效率-传热单元数法”,因管内为单相流体,选用式
(
2. 12.6),
式
(2. 12.7)
和式
(2. 12.9)
计算,步骤如下:
水的热容量
空气热容量
热容量比较
热容量比较
水的实际换热量为
水最大可能换热量为
(
1
)
当
时的变工况计算:
换热效率:
由式
(2. 12.9)
得
计算传热单元数
N,
面积
。取设计值
:
代入式
(2. 12.9)
中,得
£ = 0. 806
由其定义式,
,
进而求得变工况后的参数:
结论:当空气入口温度升至
30 ℃
时,水出口温度由
40
℃
升至
49.4
℃
传热量由
13
645.8 kW
降至
12 219
kW,
空气出口温度由
34
℃
升至
46.
1
°C.
以上的计算结果是针对设计传热面积
(671.7
)
计算出来的,而实取传热面积为
1
067.
67
,
远远大于设计面积,因此,在实取面积下的变工况计算结果为(假定传热系
数不变):
代入式
(2. 12.
9)
中,得
由此,计算结果如下:
应当指出,按照冷热流体逆流换热的规律计算,空气的入口温度为
30℃,
对应热流体 的出口温度为
39
℃
,空气的出口温度为
48.2
℃
对应热流体的入口温度
130
℃
。
由此可以看出,由于实取传热面积大于计算传热面积,可以有效地克服炎热气候条件 对空冷器的不利影响,使空冷器的传热效果仍能满足设计要求。
(2)
当
时变工况计算。
当设计面积
时,根据上述计算结果:
可计算出如下各量:
当实取面积
A
o
= 1 067. 67 m
2
时
计算结果为
结论
:
(
1)
在釆用较小的设计面积时,在炎热的夏天
30
°C
下,介质水的出口温度为
49.4
°C
,大大高于出口温度
40
°C
的要求,然而在冬季
-30
°C
的气温下,该面积能满足出 口水温的要求,且不会结冰。
(2) 在釆用较大的实取面积时,在炎热的夏天
30
°C
下,介质水的岀口温度可以满足
40
°C
的要求,然而在冬季
-30
°C
的气温下,该面积使出口水温过低,产生结冰而不能 运行。
(3) 为了既能满足夏天运行的需要,又能满足冬季运行的要求,唯一可行的方案是采
用传热面积的自动调节:随着气温的逐渐升高,使传热面积逐渐增大;而随着气温的逐渐 降低,使传热面积逐渐减小。调节方法有:
① 调节风量,手动调节或变频调节;
② 改变百叶窗开度;
③ 改变管束的开启数量,直接增减传热面积和迎风面积;
④ 在寒冷的季节,使用热风再循环。
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例4.4.2对例4.3. 1的设计结果进行变工况计算
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