换热器冗余面积计算新方法

　　换热器冗余面积计算新方法吴双应，曾丹苓。李友荣重庆大学，重庆40，4，摘要污垢是影响换热器传热性能的肺要因幸右如女A关键词换热器；冗余面积；污坻热阻；传热系数木，中分类号1徽9文献标识文章编号卿娜雇仰，的局限性阻时换热器广泛用于能源动力等工程领域。据调查，90以上的换热设备都存在着不同程度的污垢问污垢是热的不良导体它已成为换热设备设计运行维护方面考虑的重要影响因素。由于污垢的存在使传热热阻增加，从而使总传热系数减小。这样，就须通过调整传热面积来弥补由于污垢热阻增大而引起的总传热系数的减小。为朴偿传热能力降低。在洁净传热面积基础上增加的传热面积称为换热器冗余面积。且冗余面积已成为计及污垢对换热器传热性能影响的重要指标之5.因此，正确计算换热器的冗余面积对换热器的设计十分重要。本文在分析现有的换热器冗余面积计算式不足的基础上，给出新的换热器冗余面积从而为换热器的设计。记丁提供新的1段和依1现有换热器冗余面积计算式及其分析1.1冗余面积计算式考察1的间壁式换热器。冷热流体的质量流量分别为和，1；冷热流体的进出口温度分别为32和72.假定换热器的传热和流动都处十稳定状态。不考虑换热器散热损失及轴向导热并假定流体物性为常数，洁净换热器的传热方程为污垢换热器的传热方程为均温差。1和分别力洁净和污垢换热器的总传热系数2.；和分别为洁净和污垢换热器白勺传热面积2.

　　如果以上两个传热方程是针对换热面受污染前后在实际生产过程中。47，的变化会引起系列问维持了，不变。这样，在维持结垢前后换热器传热量a7rJ日项简稿金者收基作不变的情况下，由式12得或1.2计算式分析分析式5；1510，可发现以下不妥之处1式器结垢前后的传热面积相等的情况下得到的，但冗余面积的定义为在洁净传热面积基础上增加的传热面积。显然。在维持传热量+变的情况结垢前后换热器传热血积不应该相等。因而式5的导出前提与冗公面积的定义相矛盾；2从式5可看出，冗余面积只与污垢热阻和洁净换热器的传热系数有关。而在实际过程中，般采用下列方法改变冗余面积1管长不变加管子数目和管壳尺寸。采用此方法时，管侧和壳侧的流速与洁净换热器相比都将发生变化，即管壳侧保持原有管子数目，加管长。这种方法可能会，加隔板数目，改变流程数或增大隔板距离，在原质量流量不变时，管壳侧的流动压降会有所增加，由此而引起总传热系数的变化，影响换热器的传热性能。因此，同样需对增加传热面积后的设计进行重新计算。从以上分析看出，换热器冗余面积还应与改变传热面积后的换热器的传热性能有关，而这点式5并反映。

　　2修正的换热器冗余面积计算式仍以1的换热器为例。引入换热器的3个无因次变量；冷。热流体热矜比7 .6式中心分别为冷热流体的比定压热容lkK.

　　污垢不仅影响换热器的传热量，而且还会影响其传热过程的不可逆损失，即能质损失，如不考虑流动不逆损失。则其单位传热量的熵产0为研允论文对1台换热器，由于工艺条件限制，结垢前后的流体质量流量61和进口温度77不变。从式，产又+变则必须保持结垢前后的传热有效度，不变，即根据换热器的理论有44即对种流型换热器。由式89打根据洁净换热器的冷热流体的传热过程，可以写出以冷流体侧传热面积为基准的总热阻的达式为洁净换热器热流体侧传热面积，1；2为洁净换热器冷流休侧对流换热系敫你为洁汴换热器热流体侧对流换热系数，贾01为冷热流体侧传热血积的算水1；均心，1=厂为换热器间壁厚度，为换热器间壁导热系数，界同理，对污垢换热器，可以写出以冷流体侧传热面积为基准的总热阻的达式为污垢换热器热流体侧传热面积012；1为污垢换热器冷流体侧对流传热系数，17，2知1为污垢换热器热流体侧对流传热系数471210凡，为冷热流体侧传热面积的算术平均值，=，+22；知为冷流体侧污坭热肌。加卞1灿1为热流体侧，垢热礼㈧飧，洁净换热器热冷流体侧的传热面积之比扎=污垢换热器热，冷流体侧的传热面积之比假定冷流体侧的传热面积同比例变化，则污垢换热器与洁净换热器的传热面积之比= =心，根据式14得式又可以写成如下形式。你义为污垢换热器在不考虑污叫热阻心时的传热系数，=1他，+ 17心+29入14为洁汴换热器的总传热系数与污垢换热在不考虑污垢热阻时的传热系数之比，8口=工程。为应用方便起1引入冗余面积1分数来在坭换热器传热血积的变化。即污垢热阻有关，而且还与结垢前后换热器的传热性能忙冷。

　　对换热器的传热面为平面或管壁较薄，则扎=换热忝数之比付1力换热器结垢前后热流体侧对流换热系数之比；5，5.为换热器间壁的毕渥数。

　　如果增加冗余面积后，换热器冷热流体侧的传热性能不变，即从=执=则即简化为原来的忒山3计算结果与分析当洁净换热器的总传热忝数人纪时在不垢热阻时的传热系数之比为的怙况换热器的冗余面积百分数随污垢热阻沁的变化关系曲线2.从中可看出，冗余面积百分数随7的增加而成线性递增；但在和心较小时，小于零，明在维持结垢前后换热器传热量不变的情况下，污垢换热器的传热面积反而比洁净换热器的传热面积小，此这就要求结垢后换热器的冷热流体侧对流换热效果比洁净换热器冷热流体侧对流换热效果，即从而有且夂。比夂大到定程度时才会出现这种情况。由上述改变换热器冗余面积的方法可知这种情况在工程上般不易出现。除非污垢换热器如果要采取强化传热措施而洁净换热器传热系数火，保持不变，且火沁和都较小的话，这种情况才有可能出现当洁净换热器的总传热系数与污垢换热器在不考虑污垢热阻时的传热系数之比定时，相对不同的洁净换热器的总传热系数火，换热器的冗余面积百分数随污垢热阻心的变化关系曲线3.

　　从中可看出，冗余面积不仅随污垢热阻的增大而增下转第45页浊度指小值机组运行状态和除尘器运行状态是否变化；烟尘颗粒组成及粒径分布的变化；校准数据的数量及分布。，5易出现的问及原因分析烟尘连续测氘装置从出现的问主想者以下几个方面。

　　仪器终显无信号。主要原因1供电不正常，未工作；2故障；3输出信号衰减大，输出阻抗不匹配。

　　仪器的输出信号值始终大。主要原因1测量探头被严重污染；2清扫系统损坏或漏风；3测量光路严重偏离；4含尘气体浓度过大。

　　仪器的输出信号值始终小。主要原因1电荷法仪器探头处烟个流速很低1域，或探头损坏23射线法仪器采样嘴偏离烟尘流动方向，或抽气管路阻塞。或抽气系统损坏。

　　仪器的输出信号值无法调至零点。主要原因1零点调节漂移2测量光路偏离，6运行维护和管理各用户应建立烟尘连续测量装置的运行维护和管理制度，明确各有关人员责任，同时做好仪器运行和维修人员的培训。

　　仪器设备的技术资料和安装调试校准维护检修记录等应建技术案保。，每3个月对烟尘连续测量装置进行次系统期的零部件，对损坏的元件和部件应及时联系厂家予以修理或更换。

　　在锅炉起动和停运时。烟个连续测量装置般也相应启动和停运，需记录其状态和时间。但有些仪器的辅助设备不应立即停运，如清扫系统快速关断系统等。

　　4结论在分析现有换热器冗余面积计算式局限性的基础上，导出了修正的换热器冗余面积的计算式。研究结果明，换热器冗余面积不仅与污垢热阻有关，而且还与结垢前后换热器的冷热流沐侧的对流换热性能有关。本文导出的冗余面积的计算式适用于任何流型的换热器。

　　2吴双应，李友荣。项评价污垢对换热器传热性能影响的M史美中，王中铮。热交换器原理与设计阅。南京东南大学出版礼，19.

　　4靳明聪，程尚换，赵水湘。换热说1.皮庆大学出囊颂