从热力学角度对传热及强化传热问题的探讨(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

本文章共3258字，分2页，当前第2页，快速翻页：

4　对强化传热(传统观念)的一些思考
4.1 关于工程上换热设备一般采用逆流式的思考以下以一个简单而具有典型意义的套管式　　换热器为例:换热器的换热量为:
　　　　Φ=kAΔtm(2)
　　式中,Δtm是整个传热面积上的平均温差。在各种流动型式中,顺流和逆流可以看作是两种极端情况。在相同的进、出口温度条件下,逆流的平均温差最大,顺流的平均温差最小。而其他流型(如:串联混合流,平行的混合流,交叉流)的平均温差介于它们之间。逆流的平均温差最大,却采用它,这看上去是矛盾的,其实不然。因为是在给定冷、热流体的入口温度的前提下,即冷、热流体的总温差一定了,在这个基础上,用强化传热的思路:改变温度分布—采用逆流(其平均温差大)来强化传热。从式(2)看,亦可得出同样的结论。又因为冷流体出口温度可以大于热流体的出口温度,说明和其他流型相比,逆流将冷流体的能量品位提高到更高的层次。从这些方面来看,换热器应当尽量布置成逆流,而尽可能避免作顺流布置。工程上就有“增强逆流传热效应”的提法。而板式、螺旋板式、板翅式、热管等各种新型换热器之所以能有更好的传热性能而深受欢迎,其中原因之一就是它们多有逆流传热效应好等优点。
4.2 适当减少过程的推动力
　　传统的设计方法,往往追求推动力来强化过程,这样虽然可以减少设备投资费,但却增加了过程的火用损,从而增加了长期运行的能耗费。这种做法在能源充足、价格相对低廉的条件下是可行的,但从节能的观点分析却是不合理的。适当地减少推动力,若不增大设备而又能保证必要的过程速率,就得设法降低过程的阻力,这就需要研制新型、高效的设备。例如,传热过程采用板式换热器、热管换热器等等。另外,在操作管理和设备上的维修上,要注意防垢、防腐,保持运行中热阻不增大,这样也可以避免因实际推动力增大而导致能耗的增加。对于完成确定换热量Φ任务的某换热器而言,当Φ和换热器面积A确定的条件下,k与ΔT成反比,显然为减少火用损失就要减少温差ΔT。这里就存在一个ΔT减少的极限问题,在这一极限条件下产生的火用损失就是换热器的不可避免火用损失。由传热方程式知,为减少温差ΔT,就必须增大传热系数k,最大的传热系数kmax所对应的最小温差ΔTmin所产生的火用损失即极限条件下换热器的不可避免火用损失。显然,对于单相流体而言,增加流体流速是增加k的重要途径。然而增加流速又势必造成压差引起的火用损失增加,因此kmax应以流体在对流换热过程中由温差传热和流动压差引起的火用损失最小为约束条件。事实上,换热器不可避免火用损失在不同的条件与前提下有所不同。而在实际热力过程中,由于存在技术上或经济上不可避免的火用损失,有必要将火用损失分为可避免的和不可避免的两种火用损失。超过ΔTmin的温差产生的火用损失就是可避免的火用损失,它可以通过强化传热的各种措施减少。实际热力工程中有意义的改进应该要通晓和灵活应用热力学、流体力学和传热学的原理,重要的是要注意避免片面性,综合考虑各种因素,尽量减少可避免的火用损失。
5 结论
　　能分析的特点是不同质的能量在数量上的平衡,它只考虑了量的利用程度,反映的只是量的外部损失。火用分析的特点是同质能量的数量平衡,能同时反映内部和外部火用损失,能真实揭示薄弱环节。事实证明:火用分析要比能分析更科学、更深入与更全面。流动换热过程是一个不可逆的热力学过程,过程的进行必然引起火用损失。我们的目标是希望换热过程能达到流动特征与换热性能的最佳组合。将火用分析的方法用在传热及强化传热上,能给出科学的、正确的信息,纠正传统思想的一些误区。其分析结果对换热设备优化和节能技改均有指导意义。相信随着时间的推移,火用分析方法会突出出来,它不再是“阳春白雪”,而是会最终取代能分析法,走出研究室并在工程实践中大放异彩!

• 换热器管子与管板胀接工艺分析

• 纵向流双面粗糙管混合管束换热器研究

• 换热器泄漏成因调查*

• 换热器烧结型表面多孔管综述

• 我公司石墨换热器列管破裂的原因及预防措施

• 多层不锈钢波纹管换热器的研制与运行测试

• 高温热管换热器的应用前景

• NCu30/16Mn管壳式换热器的制造

• ,还能在清洗碱的中和处示意图子水处理仪上安

• 油汽(水)换热器酸洗工艺的研究与应用

• 空心环管壳式换热器在硫酸转化系统中的应用

• 一种特殊形式的螺旋折流板换热器