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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
例
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
m
2
,
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
因
,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
(m
2
• ℃
) .
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
有
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
℃
家
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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4.4.2变工况计算举例和分析
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