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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）
. ^& l+ O8 B4 H①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）# y$ v# n5 O- N% `
（W） 式中 W1W2-熱,、冷流體的質(zhì)量流量（kg/g）,； * J3 A4 [, m, D' |" |
cp1,、cp2-熱,、冷流體的定壓比熱容[J/（kg.k）]； K4 V* v5 e5 }, `; y* r
tˋ1,、tˋ1-熱,、冷流體進換熱器溫度（K）
4 U r# d0 P. V/ Z8 Kt2ˋˋ,、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. M, x0 K- r+ }5 w* r) @
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 i; l" I f* |9 `7 }
（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
9 h S9 t4 }: [& P& U 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,�,？紤]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。 1.7.3
! I; w( h+ t8 q2 x! |; A1 q3 w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�,？諝夂脱�,、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)
6 Q1 }/ X2 _! s; u（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)110~1700
- o5 ?. }7 I" P. U C, A; m KW/（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志。當前大型空分設(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,、導流片,、封條組成一個通道，對其進行不同的疊積和適當?shù)呐帕�,，釬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
# c2 f# c: h0 E0 C, fb錯流板翅式換熱器8 X$ N- m6 B( A1 ?% W \$ l
c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?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。
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常用翅片特性參數(shù)表 式中：當量直徑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)知識的學習和了解,，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
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