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3.4.1流通長(zhǎng)度比

日期:2022-01-11 01:25:15點(diǎn)擊:191

3.4.1流通長(zhǎng)度比
在第2章已討論過(guò),設(shè)計(jì)中首先遇到的問(wèn)題是如何選擇熱流體和冷流體的迎面質(zhì)量 流速
,并指出,質(zhì)量流速應(yīng)根據(jù)傳熱和阻力的要求進(jìn)行選取。
對(duì)于氣-氣型熱管換熱器,設(shè)熱流體的質(zhì)量流量為
,冷流體的質(zhì)量流量為 ,在合理地選擇了熱流體和冷流體的質(zhì)量流速以后,所需的迎風(fēng)面積、 分別為
式中,分別為加熱段和冷卻段的長(zhǎng)度,m;為加熱段和冷卻段的寬度,m;對(duì)于 順流或逆流的氣-氣型熱管換熱器,管束的寬度是相同的,即
由式(3.4. 1)和式(3.4.2)可得,加熱段和冷卻段的長(zhǎng)度比如為
此即為流通長(zhǎng)度比
由式(3.4.3)可見(jiàn),流通長(zhǎng)度比
與流量比成正比,與質(zhì)量流速比成 反比,而取決于設(shè)計(jì)者的選擇,帶有一定的任意性,因而也帶有一定的任意性。
應(yīng)當(dāng)指出,式(3. 4. 3)主要是對(duì)氣-氣型熱管換熱器而言,對(duì)于氣-液型或氣-汽型換 熱器,可根據(jù)下面講述的經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度比或安全長(zhǎng)度比計(jì)算。
3.4.2經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度比
所謂經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度比,就是熱管的總長(zhǎng)度L為最小值時(shí)的長(zhǎng)度比。為此,應(yīng)選取總長(zhǎng)度L 對(duì)應(yīng)的基管外表面積計(jì)算熱管的各項(xiàng)熱阻。由表(3. 2. 1 )可知,在熱管傳熱過(guò)程的7項(xiàng) 熱阻中,蒸汽流動(dòng)的熱阻R,很小,可以忽略,同時(shí)假定熱管的總長(zhǎng)
,這時(shí),基管外 表面積,以為基準(zhǔn)的傳熱熱阻

式中,為長(zhǎng)度比;直為冷熱流體的傳熱平均溫差為單支熱管的總傳 熱量。為熱管基管外徑;《為熱管內(nèi)徑,總管長(zhǎng),.為加熱段(蒸發(fā)段) 長(zhǎng)度,為冷卻段(凝結(jié)段)長(zhǎng)度,為以加熱段基管外表面為基準(zhǔn)的熱流體側(cè)的管 外放熱系數(shù)為以冷卻段基管外表面為基準(zhǔn)的冷流體側(cè)的管外放熱系 數(shù)為管內(nèi)蒸發(fā)換熱系數(shù)為管內(nèi)凝結(jié)換熱系數(shù),為管壁導(dǎo)熱系數(shù);。
對(duì)式(3.4.4)求導(dǎo)數(shù)
,并令其等于零,便可求得傳熱熱阻為最小值時(shí)的長(zhǎng) 度比。在此長(zhǎng)度比下,對(duì)于相同的傳熱量和傳熱溫差,熱管具有最小的傳熱面積,即最短 的管長(zhǎng),故可稱為經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度比,以表示。求解的結(jié)果為
式中,分別稱為加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù),o
對(duì)于氣-氣型熱管換熱器,90%以上的傳熱熱阻集中在管外換熱側(cè),故式(3.4.5)可 以用下式表示而不會(huì)引起明顯的誤差:
 上面諸式表明,經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度比。和加熱段與冷卻段的傳熱系數(shù)(或管外換熱系數(shù))的0.5次 驀成反比。事實(shí)上,在熱管換熱器的設(shè)計(jì)中,這一關(guān)系式已被廣泛采用,例如:對(duì)于氣-氣 熱管換熱器,兩邊的換熱系數(shù)接近相等,即選取的兩段管長(zhǎng)接近 相等是經(jīng)濟(jì)的;對(duì)于氣-液型熱管換熱器,因氣體側(cè)傳熱系數(shù)小于液體側(cè)傳熱系數(shù), 即,因此,液體側(cè)管長(zhǎng)應(yīng)小于氣體側(cè)的管長(zhǎng)。例如,有一熱管式省煤器, 煙氣側(cè)有翅片,經(jīng)核算,煙氣側(cè)的傳熱系數(shù),水側(cè)的傳熱系數(shù) 2 000 W/(m2 - ℃),,。當(dāng)選取 時(shí),則 

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