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1、第30卷 第4期石 油 化 工 设 备Vol.30No.42001年7月PETRO2CHEMICALEQUIPMENTJuly2001文章编号:100027466(2001)0420021204a管壳式换热器火用损分析杨波涛,戚冬红(昆明理工大学生化学院,云南昆明 650224)摘要:导出了管壳式换热器的火用损率计算公式,对影响功火用损的因素进行了分析。利用火用损比Ne对比分析了逆流、并流及错流换热器的热力学性能,对管壳式换热器选型和设计有一定指导意义。关 键 词:管壳式换热器;火用损;火用损率;
2、火用损比中图分类号:TQ05115 文献标识码:AExergylossanalysisofshell-and-tubeexchangerYANGBo2tao,QIDong2hong(KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650224,China)Abstract:Equationsofrateofexergylossforshell2and2tubeexchangerarederived.SpecificofexergylossNeisp
3、roposedtodescribethethermodynamicperformanceofparallelflow,counterflowandtwo2side2mixedcrossflowheatexchangers.Finally,severalconclusionshelpfulforthedesignandchoiceofexchangerareproposed.Keywords:shell2and2tubeexchanger;exergyloss;rateofexergyloss;sp
4、ecificofexergyloss符 号 说 明dE——微元体的火用损率,WC2——冷流体的热容,WöKT0——环境温度,Kz1——热流体的压缩因子2q1——换热管内表面的热流密度,Wömz2——冷流体的压缩因子di——换热管内径,mR1——热流体气体常数,Jökg·KT(x)——热流体的主流温度,KR2——冷流体气体常数,Jökg·Kt(x)——冷流体的主流温度,Kcp1——热流体定性温度下的比定压热容,Jökg·Km1——热流体的质量流率,kgöscp2——冷流体定性温度下的比定压热容,Jö
5、kg·Km2——冷流体的质量流率,kgös$p1——管程压力降,Padp1——微元体管程压力降,Pa$p2——壳程压力降,Padp2——微元体壳程压力降,Pap1——热流体的进口压力,Pa3Q1——热流体的密度,kgömp2——冷流体的进口压力,Pa33Q2——冷流体的密度,kgömQ1m——热流体定性温度下的密度,kgöm3Ec——温差传热引起的火用损率,WQ2m——冷流体定性温度下的密度,kgömEp——流体阻力引起的火用损率,WTm——热流体的定性温度,KTi——热流体进口温度,Ktm——冷
6、流体的定性温度,KTe——热流体出口温度,KGc——热力循环效率ti——冷流体进口温度,KGm——机械效率te——冷流体出口温度,KGd——电机效率l——换热管长度,mNe——火用损比C1——热流体的热容,WöKE——换热器效率收稿日期:2001201208 基金项目:云南省教委科学基金(9842058)作者简介:杨波涛(19642),男(汉族),云南大理人,副教授,硕士,主要从事换热器振动技术、热能系统分析及节能技术的研究。 石 油 化 工 设 备
7、 ·22·2001年 第30卷m1 管壳式换热器火用损计算结构。压力降$p∝u,u为流速,m约等于2。由此取一传热微元体,假设管程走热流体,壳程走冷可知,降低流速是有效降低压力降的措施。管程结构流体。在不考虑散热损失时,管程以及壳程的火用主要是指管程数的多少及换热管内表面的形态特[1]损为:征。管程数多者压力降大,光滑管的压力降比各种强[3]T0q1PdidxT0q1Pdidx化传热表面的压力降大。壳程结构主要是指换热dE=-+-T(x)t(x)管的布置方式、换热管的支承结构、壳程
8、数的多少及m1dp1m2dp2换热管外表面的形态特征等。T0+(1)Q1T(x)Q2t(x)换热管的布置方式有正三角形、正方形和同心将式(1)沿整个换热面积分,得:圆形3种。在换热管数相同的情况下,正三角形布管E=Ec+Ep(2)和同心圆形布管较为紧凑,壳程流体的流动面积小,其中 Ec=-q1Pdil(1öTm-1ötm)(3)所以压力降也较大。Ti-Teti-te换热管的支承机构有折流板支承结构和折流栅Tm=tm=ln(TiöTe)ln(tiöte)支承结构两大类。折流板有弓
