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换热器类型及工作性能
换热器按照其工作原理可分为间壁式、混合式和蓄热式三类。
间壁式换热器,热流体和冷流体间有一固体壁面,两种流体被固体壁面隔开,彼此不接触,热量的传递必须通过壁面。
混合式换热器依靠冷、热流体的直接接触而进行换热,换热后理论上应变成同温同压的混合介质流出。
蓄热式换热器则依靠固体填充物组成的蓄热体传递热量,冷热流体依次交替的流过由蓄热体组成的流道。当热流体流过时,把热量储存于蓄热体中,其温度逐渐升高,而当冷流体流过时,蓄热体因放出热量温度逐渐降低,如此反复进行。
翅片管的传热过程,可用下面的图解加以说明,并后推出传热系数的定义和表达式。为了方便讨论,将圆管壁面简化为平壁:对于管内为水的流动:hi≈5000 W/(㎡·℃), Ri=1/hi=0.0002 (㎡·℃)/W 设管壁厚度 δ=0.003m, 导热系数 λ=40 W/(m·℃ ) (对碳钢):管外为翅片管,设基管外表面的换热系数 ho=200 W/(㎡·℃), 由此可见,管壁导热热阻 Rw=δ/λ 很小,约占总热阻的 1% 左右,可忽略之。为了设计,对翅片管传热,可取 f =0.8~0.9。主要考虑:管面的污垢和积灰是一项附加的热阻,可使 R总增大,使传热系数有所下降。此外,系数 f 也考虑了管内热阻 Ri 及管壁热阻 Rw 的影响。一般,f 值可按下表选取管。内为水的单相对流时管外有积灰管外无积灰管内为水的相变时 (沸腾和凝结)。特殊情况:若管内为制冷剂或碳/氢化合物的液体或相变时,可取 f =0.7 4.。
传热系数的估算表
根据简化后的传热系数 K 的计算式:K=ho×f;
翅片管管外换热系数的换算式:ho=h×β×η气体绕流翅片管束时的换热系数和传热系数计算表:
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表中包括了目前常用的翅片管规格和常见的冷热流体的情况,与的计算结果相比,误差在±10% 左右,是可以接受的。
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