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4.4.2變工況計(jì)算舉例和分析

日期：2022-01-07 09:05:42點(diǎn)擊：202

4.4.2變工況計(jì)算舉例和分析
例4.4.1試對例4. 2. 1的空冷器設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行變工況計(jì)算，已知：熱水流量

130 t/h = 36. 1 kg/s,熱水進(jìn)口溫度

熱水出口溫度

，空氣流量G_a = 754. 3 kg/s,空氣設(shè)計(jì)進(jìn)口溫度

，空氣設(shè)計(jì)岀口溫度

，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Q = 13 645. 8 kW,實(shí)取傳熱面積A_o = 1067. 64 m²_o
變工況：當(dāng)空氣入口溫度提至當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?/span>

和降至最低氣溫

時，試
計(jì)算：
(1) 水的出口溫度

；
(2) 空氣出口溫度

；
(3) 熱負(fù)荷Q。
計(jì)算依據(jù):按“傳熱效率-傳熱單元數(shù)法”，因管內(nèi)為單相流體，選用式(2. 12.6),式 (2. 12.7)和式(2. 12.9)計(jì)算，步驟如下：
水的熱容量

空氣熱容量

熱容量比較

熱容量比較
水的實(shí)際換熱量為
水最大可能換熱量為

(1)當(dāng)

時的變工況計(jì)算:

換熱效率：
由式(2. 12.9)得

計(jì)算傳熱單元數(shù)N,面積

。取設(shè)計(jì)值：


代入式(2. 12.9)中，得	£ = 0. 806

由其定義式，

,進(jìn)而求得變工況后的參數(shù)：

結(jié)論：當(dāng)空氣入口溫度升至30 ℃時，水出口溫度由40℃升至49.4 ℃傳熱量由

13 645.8 kW降至12 219 kW,空氣出口溫度由34℃升至46. 1 °C.
以上的計(jì)算結(jié)果是針對設(shè)計(jì)傳熱面積(671.7

)計(jì)算出來的，而實(shí)取傳熱面積為1 067. 67

,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)面積，因此，在實(shí)取面積下的變工況計(jì)算結(jié)果為(假定傳熱系數(shù)不變)：

代入式(2. 12. 9)中，得

由此，計(jì)算結(jié)果如下：

應(yīng)當(dāng)指出，按照冷熱流體逆流換熱的規(guī)律計(jì)算，空氣的入口溫度為30℃,對應(yīng)熱流體的出口溫度為39℃，空氣的出口溫度為48.2 ℃對應(yīng)熱流體的入口溫度130℃。

由此可以看出，由于實(shí)取傳熱面積大于計(jì)算傳熱面積，可以有效地克服炎熱氣候條件對空冷器的不利影響，使空冷器的傳熱效果仍能滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)當(dāng)

時變工況計(jì)算。
當(dāng)設(shè)計(jì)面積

時,根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果：

可計(jì)算出如下各量：

當(dāng)實(shí)取面積A_o = 1 067. 67 m²時

計(jì)算結(jié)果為

結(jié)論:(1)在釆用較小的設(shè)計(jì)面積時，在炎熱的夏天30°C下，介質(zhì)水的出口溫度為 49.4°C，大大高于出口溫度40°C的要求，然而在冬季-30 °C的氣溫下，該面積能滿足出口水溫的要求，且不會結(jié)冰。
(2) 在釆用較大的實(shí)取面積時,在炎熱的夏天30°C下，介質(zhì)水的岀口溫度可以滿足 40°C的要求，然而在冬季-30°C的氣溫下，該面積使出口水溫過低，產(chǎn)生結(jié)冰而不能運(yùn)行。
(3) 為了既能滿足夏天運(yùn)行的需要，又能滿足冬季運(yùn)行的要求，唯一可行的方案是采
用傳熱面積的自動調(diào)節(jié):隨著氣溫的逐漸升高，使傳熱面積逐漸增大;而隨著氣溫的逐漸降低，使傳熱面積逐漸減小。調(diào)節(jié)方法有：
① 調(diào)節(jié)風(fēng)量，手動調(diào)節(jié)或變頻調(diào)節(jié)；
② 改變百葉窗開度；
③ 改變管束的開啟數(shù)量，直接增減傳熱面積和迎風(fēng)面積；
④ 在寒冷的季節(jié)，使用熱風(fēng)再循環(huán)。

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