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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

日期:2022-01-07 09:05:11点击:317

4.4.2对例4.3. 1的设计结果进行变工况计算。原设计条件是:管内蒸汽的入 口温度为130 °C是饱和温度,冷凝后水的出口温度为40°C,入口蒸汽流量为18 t/h (5.0 kg/s)空气的设计入口温度为16 风量为625 kg/s,当空气入口温度升至30°C 时,需要进行变工况计算.由于管内的换热过程分两个阶段:饱和蒸汽的凝结和凝结水的 冷却,两个阶段是分别设计的,因而变工况计算也需分别进行。
(1) 凝结水冷却段的变工况计算。
① 已知:设计面积A =332 
m2,传热量= 1 894 kW,传热系数
入口温度= 130°C,出口温度 = 40°C为凝结段与冷却段交界点处的介质 温度。
② 热容量计算。
水的热容
空气热容
,故水侧的热容量最小。
③ 传热效率计算

 
代入式(2. 12.9),对单相流体的情况
(4)计算结果
注:为凝结段和冷却段分界点处的空气温度。
(2) 蒸汽凝结段的变工况计算。
① 已知:设计面积
 换热量,传热系数(m2 • ℃) .
② 热容量和传热单元数:因管内蒸汽凝结为相变过程,热容
为无限大,管外空 气的热容为最小值
③ 传热效率对相变介质,按式(2. 12.8)计算
④ 初步计算结果:
与原设计结果13 %的差别,为计算误差。事实上,二者应该是相 等的,因为不管工况如何变化,全部蒸汽凝结所需热量是不变的。
(3) 蒸发段和冷却段分界点的移动和传热面积的重新分配。
由于变工况,空气进口温度由16℃升为30
 空气的出口温度由36 升至 47.7由于冷流体空气整体温度的提高,使各段的传热温差变小,对于凝结段,,由于传热量和传热系数不变,温差的减小会导致传热面积,的增大, 但总的面积是不变的,凝结段传热面积的增大,必然导致冷却段传热面积的减少,这将使 得凝结段和冷却段在图4. 3. 1中分界点向右移动。这将进一步导致冷却段介质出口温度 的升高。
反之,在寒冷的季节,或当大气温度低于设计气温时,凝结段占有的传热面积会减少, 冷却段的传热面积会增大,二者的面积分界点向左移动,介质出口温度下降,甚至结冰。 综上所述,当空冷器中同时拥有凝结段和冷却段时,在总传热面积不变的情况下,两段所 占有的传热面积之比,会随着气温的变化而“飘动”。

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