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    3.4.1流通長度比

    日期:2022-01-11 01:25:15點擊:203

    3.4.1流通長度比
    在第2章已討論過,設計中首先遇到的問題是如何選擇熱流體和冷流體的迎面質量 流速
    ,并指出,質量流速應根據傳熱和阻力的要求進行選取。
    對于氣-氣型熱管換熱器,設熱流體的質量流量為
    ,冷流體的質量流量為 ,在合理地選擇了熱流體和冷流體的質量流速以后,所需的迎風面積、 分別為
    式中,分別為加熱段和冷卻段的長度,m為加熱段和冷卻段的寬度,m對于 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度比如為
    此即為流通長度比
    由式(3.4.3)可見,流通長度比
    與流量比成正比,與質量流速比成 反比,而取決于設計者的選擇,帶有一定的任意性,因而也帶有一定的任意性。
    應當指出,式(3. 4. 3)主要是對氣-氣型熱管換熱器而言,對于氣-液型或氣-汽型換 熱器,可根據下面講述的經濟長度比或安全長度比計算。
    3.4.2經濟長度比
    所謂經濟長度比,就是熱管的總長度L為最小值時的長度比。為此,應選取總長度L 對應的基管外表面積計算熱管的各項熱阻。由表(3. 2. 1 )可知,在熱管傳熱過程的7項 熱阻中,蒸汽流動的熱阻R,很小,可以忽略,同時假定熱管的總長
    ,這時,基管外 表面積,以為基準的傳熱熱阻

    式中,為長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《為熱管內徑,總管長,.為加熱段(蒸發段) 長度,為冷卻段(凝結段)長度,為以加熱段基管外表面為基準的熱流體側的管 外放熱系數為以冷卻段基管外表面為基準的冷流體側的管外放熱系 數為管內蒸發換熱系數為管內凝結換熱系數,為管壁導熱系數;
    對式(3.4.4)求導數
    ,并令其等于零,便可求得傳熱熱阻為最小值時的長 度比。在此長度比下,對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,故可稱為經濟長度比,以表示。求解的結果為
    式中,分別稱為加熱段和冷卻段的傳熱系數,o
    對于氣-氣型熱管換熱器,90%以上的傳熱熱阻集中在管外換熱側,故式(3.4.5)可 以用下式表示而不會引起明顯的誤差:
     上面諸式表明,經濟長度比。和加熱段與冷卻段的傳熱系數(或管外換熱系數)的0.5次 驀成反比。事實上,在熱管換熱器的設計中,這一關系式已被廣泛采用,例如:對于氣-氣 熱管換熱器,兩邊的換熱系數接近相等,即選取的兩段管長接近 相等是經濟的;對于氣-液型熱管換熱器,因氣體側傳熱系數小于液體側傳熱系數, 即,因此,液體側管長應小于氣體側的管長。例如,有一熱管式省煤器, 煙氣側有翅片,經核算,煙氣側的傳熱系數,水側的傳熱系數 2 000 W/(m2 - ℃),,。當選取 時,則 

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