最新热交换器设计计算与传热强化及质量检验标准规范实用手册第八篇.pdf
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1、! ! ! ! “ “ “ “ 第八篇 热交换器 质量检验 !“# 第八篇热交换器质量检验 第一章传热特性试验 工程上, 对于一台尚未使用或已使用过的热交换器, 一般都要直接测定它的 传热系数。但更完善的办法应该是同时再确定热交换器冷、 热两侧流体的对流换 热系数, 以便找出问题所在, 进行改进。本节除阐述测定传热系数的试验方法外, 还将详细讨论对流换热系数的测定。 第一节传热系数的测定 为了鉴定一台新设计的热交换器能否达到预定的传热性能, 或检验一台已运 行一段时期的热交换器的实际性能有何变化, 或确定在改变远行条件下 (如改变 参数与热交换器的介质) 的传热性能, 或为了比较不同型式和种类
2、的热交换器的 传热性能的好坏, 常常需要测定热交换器的传热系数。 根据传热计算的基本方程式, 可以得出传热系数 ! 为 ! ! “ #!$% 对于一台已有的热交换器, 传热面积 # 是已知值。传热量 “ 在不计热损失 的条件下可以通过热平衡方程式来计算。在非顺流或逆流的情况下, !$%可以按 逆流时对数平均温差!$“%, * ) * !? ?( * !? ? ) * 质量流率; “ 流体密度; = 单位长度上传热量; 1 流体压力; ? 流体绝对温度; !? 壁温与流体温度差。 等式右边第一项表示因摩阻产生熵增而造成对 (的影响, 第二项则表示因传热温 差 (热阻) 产生熵增而造成对 (的影响
3、。显然,! ? 或!3 愈大, 则 (愈大, 说明传热过程 中的不可逆程度愈大。如果 8!,, 则表示这是一个接近于理想情况的热交换器。因此, 使用熵产单元数, 一方面可以用来指导热交换器设计, 使它更接近于热力学上的理想情 况; 另一方面可以从能源合理利用角度来比较不同型式热交换器传热和流动性能的优劣。 本杰还利用所建立的模型, 通过优化计算论证了在 : 之值为最小值时, (并不最小。 由此表明, 利用上述方法二 ( : 指标) 评价或设计热交换器时不能充分反映能源利用的 合理性。通过熵分析法, 采用热性能指标 (, 把! ? 及!3 所造成的影响都统一到系统熵 的变化这一个参数上来考虑,
4、无疑地这在热交换器的性能评价方面是一个重要进展, 因为 它将热交换器的热性能评价指标从以往的能量数量上的衡量提高到能量质量上评价, 这 对于接入热力系统中的一台热交换器来说更具有实际意义。一些研究者发现, 本杰提出 的熵产单元数的定义式 (% & ) 不够完善, 因传热量小也可导致总熵产小, 使得在确定换热 %,+ 第三章热交换器性能评价 器的性能和比较不同的换热器性能时存在一定的局限性, 故对该定义式提出了修正的表 达式。 第四节芿分析法 从能源合理利用的角度来评价热交换器的热性能, 还可以应用芿分析法。 ! ! “, #, $ “, # “%, #, $ “%, $ (& $ &! 式中“
5、%, # 、 “ %, $ 分别为热流体流入、 流出的总芿; “ # 、 “ “, $ 分别为冷流体流入、 流出的总芿。 通过演算, 可将此芿效率表达为三种效率的积: ! !% ! , & ! , (& $ () 其中, !) 为热交换器的热效率, 即为冷流体的吸热量 (“与流体的放热量 (%之比, 它 反映了热交换器的保温性能。 !% ! (“ (% (& $ *) !+, ,及!+, - 分别为热交换器的温度芿效率与压力芿效率 !, & ! % $ &$ &“ % $ &$ &% (& $ .) !, ) ! % $“ % $“% (& $ /) 式中&$ 环境温度; &“ 、 & % 分
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