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34.3安全長度比

日期：2022-01-11 01:24:15點擊：214

34.3安全長度比
長度比除了影響熱管換熱器的經(jīng)濟性之外，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取：
(1) 當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。

因

式(3. 4. 9)中的各物理量有如下關(guān)系：

式(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。

例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)得

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。
例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℃，出口溫度為70 °C,為了避免露點腐蝕，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L_S＞［L_S］,可選L_S=6. 5,即選取煙氣側(cè)的管長遠遠大于空氣側(cè)的管長。
另一改進方案：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')得

在露點溫度以上。
例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，）得

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。當需要提高管外換熱系數(shù)時，可選取較高的質(zhì)量流速，當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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