我們?cè)谕诘膬?nèi)容中介紹了傳熱公式 Q=K*A*△T。并針對(duì)翅片管換熱器給出了傳熱系數(shù)K的簡化計(jì)算方法和大致的數(shù)值范圍。今天小編就將要講述上述傳熱公式中的△T——翅片管換熱器的傳熱溫差。

　　講述之前應(yīng)當(dāng)指出3點(diǎn)：

　　1、傳熱溫差△T指的是換熱器中熱流體和冷流體之間的溫差，即△T =T熱流體-T冷流體= T1 - T2。此后，用T1代表熱流體溫度，用T2代表冷流體溫度。

　　2、T1，T2流程是變化的，并不是一個(gè)常數(shù)，因而傳熱公式中的△T指的是平均傳熱溫差。

　　3、在換熱器設(shè)計(jì)中，總是希望傳熱溫差越大越好。因?yàn)楦鶕?jù)傳熱公式，在相同的傳熱量Q及傳熱系數(shù)K的情況下，△T越大則需要的傳熱面積A就越小。設(shè)備的金屬耗量及一次投資就越小，使設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和緊湊性得以提高。

　　一：冷熱流體逆流時(shí)的傳熱溫差

　　所謂逆流是指熱流體和冷流體在傳熱面的兩側(cè)沿相反的方向流動(dòng)，其溫度變化曲線，如下圖所示：

　　冷熱流體的溫度變化

　　圖中 T1′ ， T1′′ 代表熱流體的進(jìn)出口溫度 T2′ ， T2′′代表冷流體的進(jìn)出口溫度。

　　由圖可見，在不同的傳熱面積上，冷熱流體的溫差是不同的。為了求平均的傳熱溫差，需要求解兩曲線之間所夾面積的平均值。求解結(jié)果為：

　　式中△Tmax，△Tmin分別是大的端部溫差和小的端部溫差，如圖所示。因?yàn)榉帜赋霈F(xiàn)了對(duì)數(shù)值，因而此傳熱平均溫差又稱為“對(duì)數(shù)平均溫差”。

　　應(yīng)該指出，冷熱流體的端部溫度，就是冷熱流體在換熱器的進(jìn)出口溫度，這是換熱器設(shè)計(jì)的基本條件，是應(yīng)該預(yù)先給出或推算出的。

　　其逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差建議按下面的排列方式計(jì)算；下式中，箭頭代表流體的流動(dòng)方向，兩個(gè)端部溫差也已經(jīng)給出，不容易出錯(cuò)。

　　冷熱流體逆流換熱的優(yōu)點(diǎn)是：

　　（1）對(duì)數(shù)平均溫差大：計(jì)算表明在同樣的進(jìn)出口溫度下，逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差總比兩流體順流時(shí)溫差大。△T越大，就意味著可節(jié)省傳熱面積，所以，在換熱器設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者總是盡量讓冷熱流體逆向流動(dòng)。

　　（2）冷熱流體逆流時(shí)，在傳熱面的任一位置上兩側(cè)的局部傳熱溫差比較均勻，不會(huì)出現(xiàn)傳熱溫差一頭過大，一頭過小的情況。傳熱溫差比較均勻，就意味著單位面積上的傳熱量也比較均勻，不會(huì)出現(xiàn)因某處傳熱量過大，甚至超出其傳熱極限，而另一端傳熱量小，而使傳熱面積沒有得到充分利用的情況。

　　（3）冷熱流體逆流傳熱的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：冷流體的出口溫度 T2 甚至可以超過熱流體的出口溫度 T1 由上面的例題中可以看出，冷流體出口溫度為，40℃，大于熱流體出口溫度，才能使冷流體的溫度有更大的升高空間。而在順流情況下，這是**做不到的。

　　二：翅片管換熱器的傳熱溫差

　　上面講到，既然冷熱流體的逆流傳熱有這么多優(yōu)點(diǎn)，那么，能否將逆流方式應(yīng)用于翅片管換熱器上？很遺憾，對(duì)翅片管換熱器很難做到純粹的逆流，一般翅片管換熱器的流動(dòng)方式如下圖所示。

　　如圖所示這是一個(gè)典型的翅片管省煤器的流動(dòng)方式，被加熱的水從翅片管束的下部流向上部，而熱流體煙氣從上部流向下部。從整體上看，冷熱流體呈逆向流動(dòng)。但從局部來看，就任何一排翅片管而言，煙氣與管內(nèi)流體是交叉流動(dòng)。對(duì)這種特殊的流動(dòng)方式稱之為“逆向交叉流”。大多數(shù)翅片管換熱器，都屬于這種流動(dòng)類型。

　　理論上可以證明，對(duì)于這種逆向交叉流的傳熱溫差△T等于純逆流情況的對(duì)數(shù)平均溫差乘上一個(gè)小于1的修正系數(shù)ψ

　　即△T交叉流=△T逆流×ψ

　　ψ是一個(gè)小于1但接近1的數(shù)值，可以由算式和相應(yīng)圖表確定。對(duì)于翅片管束的大多數(shù)換熱情況，ψ ≈ 0.98。因?yàn)棣椎闹捣浅＝咏?，有時(shí)翅片管換熱器的傳熱溫差直接選用逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差。0.98的修正值的影響待以后計(jì)算傳熱面積時(shí)，選用較大的面積安全系數(shù)就統(tǒng)一加以考慮了。

　　三：計(jì)算舉例

　　【案例1】

　　有一個(gè)供熱公司要為一臺(tái)供暖用的10t/h熱水鍋爐安裝一臺(tái)翅片管式省煤器，希望將排煙溫度從220oC降至120oC。煙氣流量說不準(zhǔn)，可能是2萬多立方米每小時(shí)，并告知引風(fēng)機(jī)的型號(hào)和流量。為了確定省煤器的熱負(fù)荷，設(shè)計(jì)者要從用戶那里獲取盡可能多的與排煙量有關(guān)的信息，如：燃煤量、煤的熱值、鍋爐是否滿負(fù)荷運(yùn)行、風(fēng)機(jī)型號(hào)等。*后根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)幫助用戶確定排煙量的設(shè)計(jì)值：Nm3/h 。

　　然后按下式計(jì)算省煤器的熱負(fù)荷：Q=Gg×（Tg1 ×Cpg1 －Tg2 ×Cpg2） KW

　　此處：Gg：煙氣的質(zhì)量流量，kg/sCpg1 Cpg2：煙氣的入口處比熱和出口處比熱，查物性表，KJ/（Kg·oC）

　　Tg1：煙氣入口溫度，oC

　　Tg2：煙氣出口溫度，oC

　　在本例中，Gg=×1.295/3600=5.755 kg/sCpg1=1.102 KJ/（Kg·oC）；

　　Cpg2 = 1.074 KJ/（Kg·oC）Tg1=220oC Tg2=120oC

　　1.295 是煙氣在0oC時(shí)的密度（kg / m3）

　　計(jì)算得 Q=653 KW

　　這個(gè)案例中使用的翅片管式鍋爐省煤器，煙氣入口溫度T1 = 220℃，出口溫度= T1 ′120℃，冷流體水的入口溫度= T2 48℃，出口溫度=T2′ 56℃。流動(dòng)方式屬逆向交叉流，試計(jì)算其傳熱溫差計(jì)算：首先列出下式，按逆流計(jì)：

　　【案例2】

　　在冬天，某工廠想將一臺(tái)已有的1 t/h蒸汽鍋爐用于車間的供暖，具體方案是選用一臺(tái)翅片管式蒸汽/空氣換熱器，用鍋爐產(chǎn)生的0.8 t/h ,150 oC 的飽和蒸汽加熱空氣，希望將空氣從0 oC加熱到100oC，蒸汽凝結(jié)后的凝結(jié)水溫度為120 oC。為了選擇風(fēng)機(jī)，要求計(jì)算風(fēng)量。

　　這一課題的熱負(fù)荷應(yīng)該認(rèn)為是已經(jīng)給出了，只需簡單的計(jì)算一下：首先應(yīng)從相應(yīng)的熱物性表查出150 oC下飽和蒸汽的焓值i"=2745.3 kJ/kg和120 oC的飽和水的焓值i′=503.7kJ/kg，則熱負(fù)荷為：Q=（800/3600）㎏/s×(2745.3-503.7)KJ/kg=498 KJ/s=498 KW

　　對(duì)空氣側(cè)，有下列關(guān)系式：

　　Q=Ga×Cpa×(Ta2-Ta1) 式中，

　　Ga:空氣流量，㎏/s Cpa = 1.005 KJ/(Kg·oC):空氣比熱，按平均溫度查表 Ta2=100 oC,空氣出口溫度； Ta1=0 oC,空氣入口溫度由上式解出Ga= Q / [Cpa×(Ta2-Ta1)] = 4.96 kg / s = kg / h = Nm3 / h ]

　　這臺(tái)蒸汽加熱空氣的設(shè)備，飽和蒸汽的入口溫度是150℃，凝結(jié)后，排出的冷凝水的溫度是120℃；管外冷流體是空氣，從0℃被加熱到100℃，求其傳熱溫差。

　　計(jì)算：這一例子比較特殊：管內(nèi)的熱流體既有相變（從150℃的蒸汽變?yōu)?50℃的水），也有單相流體的冷卻（從150℃的水冷卻至120℃的水），這實(shí)際上是兩個(gè)換熱器組合在一起了，**個(gè)換熱器，對(duì)應(yīng)的傳熱面積為A1,第二個(gè)換熱器對(duì)應(yīng)的面積為A2，應(yīng)分別計(jì)算兩個(gè)換熱器的傳熱評(píng)價(jià)溫差，由熱平衡可以確定冷流體（空氣）的中間溫度為6℃，計(jì)算如下：

部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，僅用于學(xué)習(xí)分享，如發(fā)現(xiàn)有侵權(quán)，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系刪除，謝謝。