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34.3安全長度比

日期:2022-01-11 01:24:15點擊:200

34.3安全長度比
長度比除了影響熱管換熱器的經(jīng)濟(jì)性之外,還對管內(nèi)蒸汽溫度及管內(nèi)壓力有重要的 影響。有兩種情況需特別注意長度比的選?。?br /> (1) 當(dāng)熱流體入口溫度較高的時候,應(yīng)該保證熱管的實際工作溫度不高于許用蒸汽 溫度
。
(2) 當(dāng)熱流體入口溫度較低的時候,為了防止露點腐蝕,應(yīng)該保證熱管的實際工作溫 度不低于某一安全溫度
。
長度比與管內(nèi)蒸汽溫度的關(guān)系可以很簡單地從加熱段和冷卻段的熱平衡推出:
從加熱段加入的熱量:
從冷卻段放出的熱量:
式中,為加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù)為加熱段和冷卻段的傳熱面積
為加熱段和冷卻段管外流體的溫度。
(3. 4. 9)中的各物理量有如下關(guān)系:
(3.4.9)中的若以許用蒸汽溫度代替,相應(yīng)的長度比即為熱管的安全長度比,
 
 

下面,舉例討論式(3.4. 10)的應(yīng)用。
(1)對熱流體入口溫度較高的情況,所選擇的長度比
應(yīng)小于安全長度比,舉例 如下。

3.4.1 一臺氣-氣型熱管換熱器,換熱器從煙氣中吸收熱量,用以加熱空氣。熱 管的煙氣側(cè)和空氣側(cè)都采用翅片管,經(jīng)初步核算,加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù)分別為300 W/(m2 •℃),400 W/(m2 •℃)。在煙氣入口處的第一排管,煙氣溫度 350 空氣出口溫度,為了保證熱管安全工作,希望管內(nèi)蒸汽溫度不超過許 用蒸汽溫度。試計算其安全長度比°
解由式(3.4.10)
 
為了安全,建議選取選取較長的冷 卻段,以保證管內(nèi)的蒸汽溫度不超過許用溫度。由式(3.4.9)
沒有超過許用溫度
(2)對熱流體入口溫度較低的情況,所選擇的長度比.應(yīng)大于安全長度比[],舉例 如下。
3.4.2與例3. 4. 1相同,只是煙氣入口溫度變?yōu)?strong>170℃,出口溫度變?yōu)?strong>130
空 氣入口溫度為20,出口溫度70 °C,了避免露點腐蝕,許用蒸汽溫度] = 110 試計算其安全長度比。
解對于逆流換熱,可只計算煙氣出口排管。由式(3.4. 10)
應(yīng)取LS>[LS],可選LS=6. 5,即選取煙氣側(cè)的管長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣側(cè)的管長。
另一改進(jìn)方案:調(diào)節(jié)煙氣側(cè)和空氣側(cè)的翅片管結(jié)構(gòu)和質(zhì)量流速,使
= 400 W/=250 W/,則長度比為
可選,由式(3.4.9')
在露點溫度以上。
3.4.3試確定一臺氣-液型熱管換熱器的長度比,換熱器從煙氣中吸收熱量,用 以加熱鍋爐給水。熱管的煙氣側(cè)采用翅片管,經(jīng)初步核算,加熱段和冷卻段的傳熱系數(shù)分 別為
。已知煙氣入 口溫度  ,出 口溫度,水的入口溫度為50℃,出口溫度為80。為了避免熱管露點腐蝕, 要求管內(nèi)蒸汽溫度不低于許用溫度[]=100 。試計算其安全長度比。
解對于逆流換熱,在煙氣出口排管,最容易遭到露點腐蝕,由式(3. 4. 10)
此長度比過大,為了縮小長度比,可以盡量減小水的流速,使水側(cè)的傳熱系數(shù)降至;同時,增大煙氣側(cè)的翅片密度,使,則安全 長度比變?yōu)?/span>
這時,加熱段的長度可選取為冷卻段的3.5倍。由式(3. 4. 9,)
在露點溫度以上,
綜上所述,計算或選取長度比的原則是:
① 首先保證安全長度比,使熱管既避開管內(nèi)高溫帶來的強(qiáng)度風(fēng)險,又避開管內(nèi)低溫所 產(chǎn)生的露點腐蝕風(fēng)險。
② 如果給出的溫度條件沒有安全風(fēng)險,則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)長度比計算和選取。
流通長度比主要用在沒有安全風(fēng)險的情況下,通過流通長度比改變管外換熱系數(shù) 和流動阻力。當(dāng)需要提高管外換熱系數(shù)時,可選取較高的質(zhì)量流速,當(dāng)需要降低管外的流 動阻力時,應(yīng)選用較低的質(zhì)量流速。

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