热流体是煤油,进口温度为160摄氏度,出口温度为40摄氏度,工作表压力是0.1兆帕;冷流体是循环水,进口温度为30摄氏度,出口温度为40摄氏度,工作表压力为0.3兆帕;根据这些条件,怎样 判定换热器压降,还是换热器压降只是与材料有关?
目前应用*为广泛的换热器是列管式(管壳式)换热器,在此以此类换热器进行讨论。
图片来源:中国气体分离设备商务网 行业书库 列管式换热器的结构如何?工作过程如何?应用于何种空分设备?
如果是列管式换热器,不清洁、易结垢流体宜走管程,即此问中的煤油。粘性牛顿流体在管中流动,压降的计算由范宁公式,代入阻力系数(由雷诺数和管的粗糙度查表而得)、管长、管径和流速即可得到。计算时相关物性的温度选用进出口的平均温度即可。
水则走壳程,由于不能视为管内流动,计算较为复杂,同时也与折流挡板的种类、安装情况、管的排布情况都有关,所以得按情况用对应的经验式进行计算。
自然,换热器的压降是不能高于正常工作压力的,不然就会在流动过程中出现负压了。
流动过程中流体能量损失很大程度上取决于流速,流速决定换热效果,具体看下压降公式和传热学经验公式,换热器压降成本是泵或者风机的电能,收益是回收的热量。两者的经济效益和为正,一般换热器都是以这个目的来设计,这也是为什么低温(100多摄氏度)的烟气回收价值不大的原因,同样的流动情况,就是因为温差不一样所以没必要回收。换热器的优化就是把雷诺数控制在紊流阶段,降低流速和换热面积等因素综合考虑,当然中间的防短路措施,良好的布管形式保证流动的均匀(即温度均匀)也必须考虑。不管对不对,反正我是这么理解的,欢迎讨论。
压降限制自然是换热器各通道允许的压降大小。而且,一般来说,越小越好。
具体的压降多小,要从整个系统的性能要求来看。
如果对换热设备的尺寸要求苛刻,那么压降往往要大一些,反之亦然。
还有些特殊情况,压降不是越小越好,反而压降大一些,会获得更好的系统性能表现。