|
2. 熱流量Φ的計算 ![]() （1）流體在換熱器中不發(fā)生相變（忽略冷損）
4 F, C/ x) R. t①用換熱器前后流體的溫度變化來計算 流體吸收熱流量應(yīng)等于熱流體放出熱流量
Φ-W1cp1（t1ˋ-t1ˋˋ）=W2CP2（tˋ1-t2ˋˋ）
[0 `! L* ~5 c0 A! u. L% y（W） 式中 W1W2-熱、冷流體的質(zhì)量流量（kg/g）；
, t! a5 K* c7 x9 w6 e. l8 B" mcp1、cp2-熱、冷流體的定壓比熱容[J/（kg.k）]；
( E t- {/ V& x# Y/ Btˋ1、tˋ1-熱、冷流體進換熱器溫度（K）
5 W7 b' z! j1 w0 `% R: p
t2ˋˋ、t2ˋˋ-熱、冷流體出換熱器溫度（K） ②用換熱器前后焓值的變化來計算（圖1-30） φ=W1（h1ˊ-h1ˊˊ）=W2（h2ˊˊ-h2ˊˊ）（W） 圖1-30換熱器物流示意圖
% h. ?! v x! P3 Q1 w& G式中h1ˊ、h2ˊ--熱、冷流體進換熱器時的比焓值（J/kg） h1ˊˊ、h2ˊˊ--熱、冷流體出換熱器時的比焓值（J/kg） （2）流體在換熱器過程中發(fā)生相變時（忽略冷損） Q=Wr7 R: O8 F7 r% Z9 e
（J） 式中 W—流體（蒸發(fā)或冷凝的質(zhì)量流量）（kg/s） r—流體的汽化潛熱（J/kg） 流體在換熱過程中冷損必須考慮時: o; O1 [* d" P# _ J' D
冷、熱流體進行熱交換時，若工作溫度比周圍環(huán)境低，有小部分熱量由外界傳入換熱器，稱為冷量損失（Q冷損）。這時傳熱量為 Q=Q冷=Q熱+Q冷損 若冷、熱流體進行熱交換時，其工作溫度比周圍環(huán)境濕度高，使一部分熱量散發(fā)到外界，稱為熱量損失（Q熱損）這時傳熱量為 Q=Q冷=Q熱-Q熱損 應(yīng)該特別注意：Q值是指通過換熱器進行熱交換的總量。考慮周圍環(huán)境濕度的影響，可提高熱交換器設(shè)計計算的精確性，這一點對空分設(shè)備低溫換熱器尤為重要。 1.7.38 h+ ]0 q" o" Z; Z5 N) D: S6 e. \
換熱器的種類 1. 盤管式換熱器 圖1-31盤管式主熱交換器（液空過冷器） 圖1-31為盤管式熱交換器，用于高壓空氣和低壓氧、氮之間熱交換，以復(fù)熱氧、氮，冷卻空氣，達到回收裝置冷量的目的。高壓空氣在盤管內(nèi)通過，低壓氧、氮分別在兩個相鄰隔層的管間流過，這樣安排除了出于強度考慮外（管內(nèi)承壓能力高，管外承壓能力低），還由于高壓流體在截面較小的管內(nèi)流動，易于控制流速，使之能在傳熱和阻力均較合適的數(shù)值下工作。低壓氣體在管外流通截面積較大，流速較小，阻力損失小，可以保證在允許的阻力損失范圍內(nèi)有效參入熱交換。空氣和氧、氮流向按逆流布置，使得有較大的傳熱溫差。 2. 列管式換熱器 冷凝蒸發(fā)器（簡稱主冷）是發(fā)生相變的換熱器。它借助于從上塔下流液氧的蒸發(fā)，來冷凝由下塔上升的氮氣。產(chǎn)生的氧、氮產(chǎn)品除一部分作產(chǎn)品輸出外，主要保證分鎦塔工況的正常運轉(zhuǎn)。 圖1-32主冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖 冷凝蒸發(fā)器有板翅式、列管式和盤管式三種結(jié)構(gòu)形式。列管式冷凝蒸發(fā)器又可分為兩種：一種是液氧在管間沸騰、氣氮在管內(nèi)冷凝；另一種是氣氮在管間冷凝、液氧在管內(nèi)沸騰。 第一種類型的冷凝器列管長度不超過1~1.2m。如果列管過長則管間液氧柱的靜壓將使液氧層下部液氧沸點升高，引起冷凝蒸發(fā)器溫差減小，或者下塔壓力升高。前者使傳熱惡化，后者使裝置能耗增加。因此列管都比較短，故又稱短管式冷凝蒸發(fā)器。 第二種冷凝蒸發(fā)器由于液氧在管內(nèi)沸騰，形成氣、液兩相混合物，這種氣、液混合物的密度較小因而即使管長達到2.5~3.6m，液柱靜壓的影響也不大，這種冷凝蒸發(fā)器又稱長管式冷凝器。 3. 板翅式換熱器 板翅式換熱器是一種新型緊湊式熱交換器，我國從70年代研制成功并應(yīng)用于大型空分設(shè)備，現(xiàn)己普及到石油化工、制冷、動力機械和國防工業(yè)等領(lǐng)域。在制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量已達到國際水平。 ![]() 圖1-33板束結(jié)構(gòu)
（1）板翅式換熱器的特點 ①傳熱效率高 由于翅片對流擾動，強化了傳熱。強制對流空氣放熱系數(shù)35~350W/（m2.K），強制對流放熱油系數(shù)110~17006 s: \3 A) m1 ~" ?; \
W/（m2.K），水的沸騰放熱系數(shù)1700~34000W/（m2.K）。 ②結(jié)構(gòu)緊湊 單位體積傳熱面積比列管式大5倍以上，一般可達到1500~2500m2/m3。 ③輕巧而牢固 由于翅片和隔片都很溥，通常又采用鋁合金制造，重量輕，僅為列管式換熱器的1/10左右。 ④適應(yīng)性大 能適用于多種介質(zhì)之間換熱，且可作氣-氣，氣-液，液-液之間熱交換，也可作冷凝和蒸發(fā)。 ⑤經(jīng)濟性好 由于緊湊、體積小、又采用鋁合金制造，大大降低了投資費用，成本約列管式的50℅。 板翅式換熱器被廣泛地應(yīng)用在空分設(shè)備中。它的設(shè)計制造水平以及采用的廣泛程度，也成為衡量空分設(shè)備制造水平的重要標(biāo)志。當(dāng)前大型空分設(shè)備的特點之一，是全部換熱器設(shè)備采用板翅式。由于采用了上述手段使設(shè)備熱容量減小，起動時間縮短，切換周期延長，切換損失減少，降低了能耗，提高了經(jīng)濟性。 （2）板翅式換熱器的基本結(jié)構(gòu) 板翅式換熱器的板束由翅片、導(dǎo)流片、封條和隔板等部分組成。如圖1-33所示，在相鄰二隔板之間放置翅片、導(dǎo)流片、封條組成一個通道，對其進行不同的疊積和適當(dāng)?shù)呐帕校F焊成整體就可以得到常用的逆流、錯流、錯逆流板翅式換熱器板束如圖1-34。 a逆流板翅式換熱器) O/ x/ G! F3 ~* a/ R( R' A# u
b錯流板翅式換熱器
) W* k& G4 H. b- \9 K7 Qc錯逆流板翅式換熱器 圖1-34板束流向示意圖 在板束兩端配置適當(dāng)?shù)牧黧w出入口封頭（或集合器）組成一個完整的板翅式換熱器。這種換熱器的隔板為一次傳熱面，而翅片為二次傳熱面。 翅片是板翅式換熱器的基本元件之一，傳熱過程主要是依靠翅片來完成的。翅片還起著兩隔板之間的支撐作用，所以盡管翅片和隔板的材料都很薄，且能承受較高的壓力。翅片的厚度通常是0.2~0.6，隔板的厚度一般為1~2。 翅片常用的有平直、鋸齒、多孔三種型式，根據(jù)節(jié)距和高度的不同又有20種規(guī)格，其參數(shù)見下表。翅片選擇，需根據(jù)最高工作壓力、流體性能、允許壓降、流量和不同換熱要求等因素來考慮。一般在放熱系數(shù)大的場合，選用翅片較低、較厚為宜；放熱系數(shù)小的場合，選用翅片較高、較薄為宜。平直翅片的放熱系數(shù)和壓力損失較小；鋸齒翅片比平直翅片的放熱系數(shù)高30℅以上，且有利于水分和二氧化碳的凍結(jié)和清除；多孔翅片上孔洞使熱阻邊界層不斷發(fā)生斷裂，可提高傳熱性能，這種翅片常在流體進口分配段有相變（沸騰和冷凝）的場合；波紋翅片能增強流體的擾動，且可承受較高的工作壓力，常用于乙烯深冷分離的熱交換器中。 . p* R) \1 p& h! r1 ^& D
. L- Y* M% a5 R' a" |1 |) f) N: O8 g4 J- ~% B* b* T6 t
常用翅片特性參數(shù)表 式中：當(dāng)量直徑De= ![]() （翅片內(nèi)距x=p-t，翅片內(nèi)高y=H-t）。 通道截面積是指有效寬度1m為每層通道的截面積。 傳熱面積是指有效寬度為1m，有效長度為1m，每層通道的傳熱面積。 通過上述基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和了解，對深冷空氣分離及分餾塔的基本理念和從理論上理解設(shè)備、流程將起到很好的作用。同時對提高實際操作技能也有非常大的幫助。實際制造過程的設(shè)計、工藝保證，還要復(fù)雜很多本章不作介紹。 | 
發(fā)表于 2010-11-14 11:07:48
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè)，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
樓主
