管翅式换热器的不可逆损失分析

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热量的可用能及其不可逆损失

热量的可用能及其不可逆损失
由于不可逆因素的存在实际过程中不可逆因素造成的做功热可用能减小或废热不可用能增加的部分481能量的可用性和可用能thermodynamics某个供热源如高温烟气在某一温度范围内t之间供热量q如图中图412p87面积abcda所示某种工质利用这个热量完成一个可逆循环12341482热量的可用能及不可逆损失图412p87thermodynamics482热量的可用能及不可逆损失max部分转变为功如图中面积12341所示也叫热量火用卡诺因子卡诺循环热效率的表达式429p87thermodynamics任何不可逆因素的存在都必然会使可用能部分减少并使废热有相应的增加供热源和工质在传热过程中存在温差带来的可用能减少和不可逆损失不可逆循环中热量的可用能和不可逆损失482热量的可用能及不可逆损失图413p87thermodynamicsl1不可逆传热过程造成的可用能损失这部分损失变成附加的废热排给环境482热量的可用能及不可逆损失thermodynamics绝热膨胀过程有内摩擦带来的可用能减少和不可逆损失图中过程2l2不可逆绝热膨胀造成的可用能损失变成附加的废热排给环境可用能不可逆损失图414p87482热量的可用能及不可逆损失thermodynamics完全不可逆循环中热量的可用能和不可逆损失绝热压缩过程也有摩擦如图中循环iiiiiiivi所示图415p87482热量的可用能及不可逆损失thermodynamics循环iiiiiiiviqwmaxl4482热量的可用能及不可逆损失thermodynamics总之由于各种不可逆因素的存在使所提供的热量q中实际转变为功的部分比理论上的最大值wmax损失变成附加废热排给环境
The availability of energy: Exergy and Anergy
• 机械能和电能等具有完全的可用性,它们全部是 可用能;

板翅式换热器工作原理及结构

板翅式换热器工作原理及结构

Q



F
[Co
( T1 )4 100

Co
( T2 )4 100
]
W
• ε 系统黑度;C0 黑体辐射系数。具体计算参见机械工程手册热工篇。
• 空分设备中流体与设备壁面的温度均较低,温差很小,辐射不是主要的
传热方式,一般不加考虑。只有在低温液体贮运设备(贮槽,输液管等)
才必须加以详细计算。
⑷.多种传热方式组合
水蒸气冷凝 氮的冷凝 氧的沸腾 水的加热或冷却
4600~17400 2000~2300 1400~2100
600~930
水的沸腾 油的加热或冷却 空气的加热或冷却
600~52300 60~1750 10~115
⑶.辐射
• 当一物体的热能先转化为辐射能,以电磁波形式传播给另一物体,另一
物体吸收了部分辐射能,并转化热能,两个温度不等的物体以这种方式
现在国外板翅式换热器最高设计压力可达 10MPa以上,最大芯体尺寸(L×W×H) 6000~7000×1200×1200mm,重达10吨以上, 可以有十多种流体同时换热。 我国是从20世 纪60年代中期开始板翅式换热器试验研究,70年 代初期自行开发成功,并首先在空分设备上得到 应用。90年代初,杭氧厂引进美国S.W公司大型 真空钎焊炉和板翅式换热器制造技术,板翅式换 热器生产在我国得到飞速发展。现在已在空气分
紧凑换热表面。 (3)气体温度接近饱和线时,物理性质变化较大,
应采用积分平均温差来计算传热温差,以提高计 算精度。 (4)低温换热器所用材料要求在低温下有良好机 械性能。最常用材料为铝合金、铜合金、不锈钢 等。 (5)低温换热器应结构紧凑、体积小、重量轻。 (6)换热器跑冷损失直接影响低温设备的能耗, 所以应采取有效保冷措施。

换热器的[火用]损失分析方法介绍

换热器的[火用]损失分析方法介绍
【 关键 词 】 炯 ;换 热 器 ;炯 损 失 中图 分 类 号 T U8 3 2 . 2 文 献 标 识码 B
I n t r o du c t i on o f Exe r g y Lo s s Ana l ys i s o f He a t Ex c ha ng e r
[ A b s t r a c t ]
T h i s a r t i c l e e l a b o r a t e s t h e me t h o d o f e x e r y g a n a l y s i s o f t h e r mo d y n a mi c p r o c e s s , i n t r o d u c e s b a s i c c o n c e p t S o f t h e
Lo u Z a i q i a n g Y a n g Do n g ’ Zh a i J i a n x i u 3 Z h a n g Y u n t i n g De n g Gu i h u a ( 1 . S c h o o l o f T h e r ma l E n e r g y E n g i n e e r i n g , S h a n d o n g J i nz a h uU n i v e r s i t y , J i n a n , 2 5 0 1 0 1 ;
第2 7卷 第 1 期 2 0 1 3年 2月
制 冷 与 空 调
Re f r i g e r a t i o n a n d Ai r Co n d i t i o n i n g
、 , o1 . 27 N o. 1
F e b . 2 01 3 . 9 4  ̄9 6
[ Ke y wo r d s ] E x e r y; g He a t i n t e r c h ng a e r ; E x e r y g l o s s

管式加热炉热效率下降的原因分析及解决措施

管式加热炉热效率下降的原因分析及解决措施

112研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断中国设备工程 2019.02 (上)管式加热炉广泛应用于石油化工、天然气化工和有机化学工业,是一种有燃烧的连续运转加热设备。

其主要特点是长周期操作、加热温度高、传热能力大。

1 油气厂加热炉热效率下降的原因分析1.1 加热炉的现状油气厂加热炉为立式圆筒管式加热炉,目前加热炉空气预热器排烟温度的平均值为210℃,比设计值160℃高出50℃,同时炉体表面温度较高,说明加热炉热损较大,工作效率有所下降。

1.2 加热炉热效率下降的原因分析1.2.1 空气预热器换热差,排烟温度高2012年1~12月加热炉空气预热器排烟温度的平均值为210℃,比设计值高出50℃。

在2013年8月份检修期间,抽出空气预热器换热管检查,发现烟气侧翅片大面积积垢,导致热阻增加,换热效率降低。

同时,少数预热器换热管已严重损坏,失去换热作用。

1.2.2 对流段炉管积灰,换热效率低检查对流段炉管,发现对流段底部炉管表面有积灰,但无法确定积灰量。

在8月份检修期间打开加热炉后,进入对流室检查发现炉管表面积灰情况较严重,造成介质传热阻力增大,传热效率下降。

炉管积灰每增厚1mm,炉膛温度就要上升60~70℃,排烟温度上升20℃,热效率下降1%。

1.2.3 炉体保温有破损,散热损失大对相关参数进行测量后,计算了加热炉的散热损失量。

加热炉全年运行时间为330天,总供热量约为19972.7×1010J/年,平均散热强度以658.8W/m 2计算,可以得出散热损失占其总供热量的2.95%。

同时对加热炉炉体保温进行检查,发现保温层表面出现少量裂纹,顶部表面出现少量粉化脱落情况。

1.2.4 炉火燃烧效果差,不完全燃烧损失大烟气含氧量和炉膛压力是影响加热炉燃烧效果的主要参数。

目前工艺卡上对上述两参数的控制范围较大,容易造成燃料气燃烧不充分,增加不完全燃烧损失,加热炉热效率下降。

各种换热器的原理特点及适用范围

各种换热器的原理特点及适用范围

各种换热器的原理、特点及适用范围一、T 型翅片管一、原理及特点1、原理T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热管。

其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道。

管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核,由于在隧道腔内处于四周受热状态,气泡核迅速膨大充满内腔,持续受热使气泡内压力快速增大,促使气泡从管表面细缝中急速喷出。

气泡喷出时带有较大的冲刷力量,并产生一定的局部负压,使周围较低温度液体涌入T型隧道,形成持续不断的沸腾。

这种沸腾方式在单位时间内,单位表面积上带走的热量远远大于光管,因而这种管型具有较高的沸腾传热能力。

2、特点⑴传热效果好。

在R113工质中T管的沸腾给热系数比光管高1.6-3.3倍。

⑵常规的光管换热器,只有当热介质的温度高于冷介质的沸点或泡点12℃-15℃时,冷介质才会起泡沸腾。

而T型翅片管换热器只需2℃-4℃的温差,冷介质就可沸腾,且鼓泡细密、连续、快速,形成了与光管相比的独特优势。

⑶以氟利昂11为介质的单管实验表明,T型管沸腾给热系数可达光管的10倍;以液氨为介质的小管束实验结果,总传热系数为光管的2.2倍;C3、C4烃类分离塔的再沸器工业标定表明,低负荷时,T 型管总传热系数比光滑管高50%,大负荷时高99%。

⑷较铝多孔表面传热管的价格便宜。

⑸由于隧道内部的气液扰动非常激烈以及气体沿T缝高速喷出,因而无论是T型槽内部还是管外表面,都不易结垢,这一点保证了设备能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。

二、应用场合只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质,均可采用T型翅片管作换热元件,形成T型翅片管式高效换热器,以提高壳侧沸腾传热效果。

二、低螺纹翅片管一、原理及特点1、原理低螺纹翅片管是普通换热管经轧制在其外表面形成螺纹翅片的一种高效换热管型,其结构如图所示:这种管型的强化作用是在管外。

对介质的强化作用一方面体现在螺纹翅片增加了换热面积;另一方面是由于壳程介质流经螺纹管表面时,表面螺纹翅片对层流边层产生分割作用,减薄了边界层的厚度。

喷淋蒸发翅管式冷凝器传热传质研究

喷淋蒸发翅管式冷凝器传热传质研究
维普资讯
低温与超导 第3卷 第4 4 期
制冷技 术
Re i ea in f g rt r o
C y . S p ro . r o & u e e n V 13 N . o .4 o4
喷淋蒸 发翅管式冷凝器传热传 质研究
王铁军
( 合肥工业大学机械与汽车工程 学院 , 合肥 200 ) 309 摘要 : 采用蒸发式冷凝器可 以降低制冷装置 不可逆传热 损失 , 高机组效率 。该文提 出在 制冷 装置 中采用 喷淋 提 蒸发翅管式冷凝器 , 了喷淋蒸发翅管式冷凝器 的传热过程 , 立其 传热传质数学 模型和设计计 算方法 , 分析 分析 建 简要 了环境温湿度 、 管翅结构 、 风速 、 淋水量等一些主要 因素对传热 传质 性能 的影 响 , 为该种冷凝 器的设 计和应 用提供 理 论参考。 关键词 : 蒸发式冷凝器 ; 传热传质 ; 翅管式 ; 计算分析
met hecn tut no ef n d t e hearv lct,teq a t fs ryn tra d S n n ,t o r c o t n e s i fh i b u ,t eo i h u i o p igwae Oo .Al o a l p o d ete rt a i y n t y a n lf t tw l rv et h o i l h i i h e c
Wag iu n  ̄ T n
(c ol f ahnr dA t oi nier g H f nvrt o eh o g , ee2 0 0 , hn ) Sho cieya uo bl E g ei , ee U i s y f cnl y H fi 30 9 C ia oM n m e n g ft e e a o a v o d n e a rn b u h e u t n o te irv r il s r m e h a a sern e sr c :T e u a e o v p rt e c n e s rC b i g a o t e r d ci h re e b el sfo t e t rn f r g i t h i n t o f s o h t i nh r f g r t gd vc a di c a et ee iin yo teme h n s er e a n e ie, i i n n r s h f ce c f h e c a im.T i r ce a v c st e印 p e t no t ef h sa t l d a e h i n i l ai f h i o n—a d—tb o d n e i n u ec n e s rw t h s ry e a rt g t e rf g r t g d vc ,al y e h e tt n f rp o e so ef p a v p a n o t e r e a n e e I l z st e h a a se r c s t n—a d—t b n e s ru d rt e s r k ig o e a o i h i i i a r fh i n u e c d n e n e p n l p r- o h i n i a c dt n t n n i o ,e tbi h st e h a d ma sta se u r a d la d t e me o rd sg i g a d c l ua n .Th f e c e ol o is sa l e e ta s r frn me c l s h n n i mo e t d f e in n ac lt g n h h o n i e il n et t nu oh h a d ma s t n f rf c o y s me man fco s as ay e o cs l ,s c e tmp rt r d t e h mii e e vr n e ta s a se n r n i u t n b o i a tr i lo a l z d c n iey u h a t e e u e a u d t o t n o - s n s h a n h yf h i

逆布雷顿制冷循环分析和板翅式换热器的设计

2.逆布雷顿循环制冷系统循环分析与理论设计图2-2图2-3图2-1是逆布雷顿空气制冷循环热力过程原理图。

理论循环由1-2"-3-4ˊ-5ˊ-6-1表示,但是由于各种因素的影响,空气制冷系统的实际循环和理论循环的差别很大。

为了便于分析我们采用一些简化的处理方法,首先假设空气是理想气体,理想气体假设在这篇论文所讨论的温度和压力范围内所造成的误差很小,可以忽略不计;假设吸热和放热过程为等压过程,压缩很膨胀过程中的损失可以折算到进出口压力上去;在回热过程中考虑传热温差,此时的回冷热交换器的效率小于1,而且在处理回热过程时假设它没有流动阻力损失,并把漏热损失折算为用冷装置的热负荷;空气在压缩机中的压缩过程要考虑到绝热压缩效率ηCS,在膨胀机中的膨胀过程要考虑到相对内效率ηT。

在极限回热过程中,空气的温度经过冷凝器和回热器后可以到达4ˊ,但是由于回热效率的存在空气只能经回热器被冷却到4,空气经过理想绝热膨胀过程后可以到达状态点5",但是实际过程并不能完全达到可逆,因此膨胀后只能到达状态点5,点5的计算需要考虑到膨胀机的等熵效率。

空气从膨胀机中出来后进入用冷装置,被用冷装置加热到状态点6,6点所对应的温度就是制冷温度,然后空气进入回热器中被加热至状态点1ˊ后进入压缩机,压缩过程不是完全的可逆过程,所以空气被压缩至状态点2而不是2ˊ,然后空气进入冷凝器被定压冷却至状态点3,再进入回热器被定压冷却至4,从而完成了一个完整的循环过程。

在工程实际中,空气压缩机可以采用活塞式以及螺杆式等,效率一般在0.6~0.8之间,通常为0.7左右;膨胀机采用径流式气体轴承膨胀机,在规定工况内的运行效率大约在0.5~0.7之间,通常为0.6左右;回热器采用高效紧凑的板翅式换热器,效率可以达到0.75~0.95,通常在0.8左右;环境温度为298K,制冷温度为220K,压力比根据实际和要求情况选取。

我在这里取压缩机入口处的空气压强P1ˊ=0.1MPa,压比π=3.0,则压缩机出口处的压强是P2=0.3Mpa,c p是空气的定压比热容,在一般的使用压力和温度范围内看作常数先来确定各点的温度T4=T0+ΔT=T0+(T K-T0)*(1-ηR)=231.7K,ηR=0.85为回冷热交换器的效率T5〞=T4*(P5/P4)^((1.41-1)/1.41)=168.3K由ηT=(T4-T5)/(T4-T5〞)的得出T5=193.7K,其中ηT为等熵膨胀效率T1'=298.0KT2ˊ=T1ˊ*(p2ˊ/p1ˊ)^((1.41-1)/1.41)=410.2K由(T2'-T1')/(T2-T1')=ηCs得T2=458.3K,其中ηCs为压缩机效率综上可知各点温度:T1'=298.0K,T2=458.3K T3=298K,T4=231.7K,T5=193.7K,T6=220K由nist软件可以计算各点的焓值图2-4制冷机的单位质量工质耗功量为w=w e-w c;式子中w e是压缩机气体耗功,w c是膨胀机膨胀气体做功。

翅片管式换热器的研究进展

翅片管式换热器的研究进展
01 引言
03 研究方法 05 参考内容
目录
02 文献综述 04 结论与展望
翅片管式换热器是一种广泛应用于制冷、加热和能源回收等领域的高效换热 设备。本次演示旨在综述翅片管式换热器的研究现状、存在的问题以及未来的研 究方向,为相关领域的研究提供参考。
引言
翅片管式换热器具有传热效率高、占用空间小、应用范围广等优点,在能源、 化工、制冷、建筑等领域得到广泛应用。随着科技的不断进步,对翅片管式换热 器的性能和效率的要求也不断提高。因此,研究翅片管式换热器的优化设计、提 高其传热性能和效率具有重要意义。
自20世纪90年代中期以来,我国板翅式换热器技术得到了快速发展。国内企 业不断加大技术研发力度,提高产品质量和生产效率。同时,国内企业还积极与 国外企业进行合作,引进先进技术,提高自身的竞争力。
目前,我国已经成为全球板翅式换热器的主要生产国之一。国内企业不仅在 数量上实现了突破,还在技术水平和产品质量上取得了显著进展。
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3、提高耐腐蚀性能:通过选用新型耐腐蚀材料、优化翅片结构设计等手段, 提高板翅式换热器的耐腐蚀性能。
4、扩大应用领域:随着各个行业的不断发展,板翅式换热器的应用领域将 进一步扩大。例如,在新能源领域,板翅式换热器可以用于太阳能热水器、地源 热泵等领域;在环保领域,板翅式换热器可以用于废热回收、污水处理等领域。
在制造工艺方面,国内企业不断探索新的加工方法和材料,提高生产效率和 产品质量。例如,采用先进的数控机床和机器人技术,实现自动化生产;采用新 型高分子材料,提高产品的耐腐蚀性和机械强度。此外,国内企业还注重加强与 国际先进企业的交流合作,引进先进技术和管理经验,提高生产管理水平。
在应用领域方面,我国板翅式换热器已经广泛应用于石油、化工、能源等众 多领域。例如,在石油化工领域,板翅式换热器可用于反应器、蒸馏塔、加热炉 等设备的换热;在能源领域,板翅式换热器可用于余热回收、地热发电等项目。 此外,板翅式换热器还可应用于制冷、环保等领域。

板翅式换热器翅片表面传热与阻力特性性能分析一

板翅式换热器翅片表面传热与阻力特性性能分析一【关键词】翅片,传热,板翅式换热器【论文摘要】板翅式换热器作为一种高效新型紧凑式换热器,其传热主要是依靠其重要的单元部件翅片来完成,其换热能力是由翅片的扩展面大小和翅片对流体的扰动能力来决定。

本文通过对四川川空换热器有限公司生产的翅片利用稳定态的测试方法进行传热因子和摩擦因子的测试,得到Re~j, Re~f,的关系图,为板翅式换热器工程设计提供可靠的设计数据。

一、引言:板翅式换热器作为一种新型高效换热设备,由于其具有结构紧凑、传热效率高、轻巧牢固、适应性强、经济性好等特点,目前在我国已广泛应用于低温法空气分离、天然气液化、石油化工、车辆工程、核工程、以及电子设备、微尺度设备工程等领域。

与传统的管壳式换热器相比,其传热效率高20%~30%,成本可以降低50%。

高效换热型面及其测试技术一直以来都是热力工作者的主要研究方向之一。

本文采用由华中科技大学能源与动力工程学院热科学与工程技术中心为四川川空换热器有限公司设计开发的低速吸风式传热实验风洞及数据采集处理系统,对四川川空换热器有限公司生产的各种翅片进行了传热因子、摩擦因子测试,为板翅式换热器工程设计提供可靠的设计数据。

二、工程背景及换热表面的传热性能测试方法简介:在王松汉老师主编的《板翅式换热器》一书中,曾重点指出:“在对板翅式换热器进行设计时,不仅应当根据翅片形式、翅片参数、而且要根据制造厂提供的雷诺准数Re与传热因子j,雷诺准数Re与摩擦因子f的关系图,查得j和f的值,进行传热和流体阻力计算。

虽然翅片的形式和参数都相同,但是由于不同工厂生产的翅片,加工方法和制造精度不同,翅片的毛刺、切开、翅片的变形情况也不同,都会引起j,f值的较大变化。

因此工厂生产的板翅式换热器,都应当根据该厂提供的Re与j,Re与f的关系图进行换热器设计,否则将会引起误差。

”有关板翅式表面性能数据最早由美国Norris R.H.进行研究,继则有美国Kay W . Y.与London A.L.为首的Stanford大学研究小组进行了广泛、系统地试验研究,并将56种规格板翅表面的性能数据汇聚于《Compact Heat Exchangers 》中。

翅片管换热器基础资料

第六讲热负荷和热平稳主讲人哈尔滨工业大学刘纪福教授在以上几讲的基础上,从本讲开始将慢慢讲述翅片管换热器的设计计算方式。

众所周知,翅片管换热器是庞大的换热器家族中的一种,其设计计算确信要基于共性的和基础性的设计计算原理和方式,本讲座将尽可能突出翅片管换热器的“个性”和特点,并尽可能做到联系工程实际,通俗易懂。

本讲的主题是换热器中的两个大体概念—热负荷和热平稳,并通过量个实例来把握它的应用和计算。

一、热负荷对一个换热设备来讲,热负荷确实是指换热量或传热量,即在单位时刻内所互换的热量,单位是KW(KJ/S)或Kcal/h(千卡每小时),(请记住二者的换热关系:1 KW=860 Kcal/h)。

工程上热负荷经常使用Q来表示。

在翅片管换热器的设计中,热负荷通常并非是由用户直接提出来的,而是由设计者依照用户的实际需求和现场的技术参数计算出来的。

下面举几个实例加以说明。

【例1】有一个供热公司要为一台供暖用的10t/h热水锅炉安装一台翅片管式省煤器,希望将排烟温度从220ºC降至120ºC。

烟气流量说不准,可能是2万多立方米每小时,并告知引风机的型号和流量。

为了确信省煤器的热负荷,设计者要从用户那里获取尽可能多的与排烟量有关的信息,如:燃煤量、煤的热值、锅炉是不是满负荷运行、风机型号等。

最后依照自己的体会帮忙用户确信排烟量的设计值:16000Nm³/h 。

然后按下式计算省煤器的热负荷:Q=G g×(Tg1 ×Cp g1-Tg2 ×Cp g2)KW此处:Gg:烟气的质量流量,kg/sCp g1 Cp g2:烟气的入口处比热和出口处比热,查物性表,KJ/(K g·ºC)Tg1:烟气入口温度,ºCTg2:烟气出口温度,ºC在本例中,Gg=1600Cp g1=1.102 KJ/(K g·ºC),Cp g2 = 1.074 KJ/(K g·ºC)Tg1=220ºC Tg2=120ºC ,1.295 是烟气在0 ºC时的密度(kg / m3)。

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