換熱器污垢熱阻對設(shè)計的影響分析

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1、換熱器污垢熱阻對設(shè)計的影響分析時間：2009-04-07　來源：互聯(lián)網(wǎng)　　發(fā)布評論　進(jìn)入論壇在當(dāng)前換熱器市場日益激烈的競爭中，一個問題日益突出，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，那就是污垢系數(shù)問題。污垢系數(shù)，即換熱器使用過程中污垢對換熱產(chǎn)生的影響程度。由于換熱器傳熱面本身導(dǎo)熱系數(shù)很大，其熱阻通?？珊雎浴５绻诿嫔辖Y(jié)有污垢，則對傳熱性能和壓降影響很大，其熱阻有時可達(dá)到起控制作用的數(shù)量級。據(jù)報道，一臺結(jié)垢嚴(yán)重的冷凝器，其有效的傳熱面積僅為清潔狀態(tài)的1/2。因此，在換熱器設(shè)計中必須考慮污垢熱阻對傳熱性能的影響。一　傳熱系數(shù)的計算在實際工作中，對于污垢系數(shù)的選用，有三套標(biāo)準(zhǔn)：一種標(biāo)準(zhǔn)為用戶在設(shè)計

2、換熱器時就明確提出的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，參考國家標(biāo)準(zhǔn)，針對工業(yè)用水、循環(huán)冷卻水和潔凈自來水分別提出污垢系數(shù)要求；第二種為項目技術(shù)人員提出的標(biāo)準(zhǔn)，由于擔(dān)心換熱器運行時傳熱性能達(dá)不到要求，故將污垢熱阻提得很大；第三種為換熱器設(shè)計單位提出的參考值，在以往換熱器設(shè)計中，用戶一般習(xí)慣不提污垢熱阻的要求，在換熱器設(shè)計計算過程中不考慮污垢熱阻的影響，只在最后取傳熱系數(shù)時取0.85的系數(shù)（即取計算值的85%）作為考慮污垢熱阻后的最終傳熱系數(shù)。對于實際選用的污垢系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是否合理，下面以常用的一種冷卻元件做一個計算比較，以便共同探討：設(shè)定一，氣側(cè)換熱系數(shù)hk=65.5W/(m2.℃)，水側(cè)換熱系數(shù)hl=7

3、353W/(m2.℃)，肋化系數(shù)ψ=19.7，換熱管壁厚δ=0.001m，換熱管導(dǎo)熱系數(shù)λ=39　W/(m2　.℃)，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0，計算換熱器傳熱系數(shù)K，代入各數(shù)值計算：設(shè)定二，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.000172m2.℃/W(潔凈自來水時所取的污垢系數(shù))，其余條件與設(shè)定一樣，代入計算：設(shè)定三，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0.000172　m2　.℃/W（常壓空氣），水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.000172　m2　.℃/W(潔凈自來水時所取的污垢系數(shù))，其余條件與設(shè)定一樣，代入計算：比較設(shè)定一和設(shè)定二，不難得出水側(cè)取污垢熱阻后的傳熱系數(shù)是沒有

4、考慮污垢熱阻時的傳熱系數(shù)的0.85倍，比較設(shè)定一和設(shè)定三，可知氣側(cè)和水側(cè)都取常規(guī)污垢熱阻時的傳熱系數(shù)是沒有考慮污垢熱阻時的傳熱系數(shù)的0.84倍，這說明原來習(xí)慣上取的0.85的系數(shù)是合適的，同時還說明我們管片式熱熱器計算中氣側(cè)的污垢熱阻比水側(cè)的污垢熱阻對傳熱系數(shù)的影響小，氣側(cè)污垢熱阻對總體傳熱系數(shù)的影響可以忽略不計，也就是說管外污垢熱阻比管內(nèi)污垢熱阻的影響小。這就說明在過去我們常規(guī)設(shè)計中，取0.85倍的傳熱系數(shù)是得當(dāng)?shù)暮涂尚械?也是考慮污垢熱阻時最簡便的一種經(jīng)驗方法了。二　污垢對傳熱的影響近幾年隨著我國換熱器行業(yè)產(chǎn)品的快速發(fā)展，換熱器產(chǎn)品使用條件和換熱器產(chǎn)品客戶發(fā)生了根本的改變

5、，用戶對換熱器產(chǎn)品設(shè)計提出了更高、更嚴(yán)、更具體的要求，如產(chǎn)品壓力、面積、體積和工藝介質(zhì)方面都與以往大不相同。最明顯的一點，用戶在水的污垢熱阻都提出了更明確的要求，明確提出水的污垢熱阻是0.000344m2.℃/W（是原來潔凈自來水的2倍，這一般是用戶的最低要求）、0.0004m2　.℃/W，有的甚至提到了0.0005m2　.℃/W。氣側(cè)一般是壓縮空氣，用戶一般沒有明確提出要求，但按《換熱器原理及計算》書中明確規(guī)定其污垢熱阻0.000344　m2　.℃/W。從這些數(shù)據(jù)看出污垢系數(shù)是常規(guī)產(chǎn)品污垢系數(shù)的2倍，甚至3倍，這樣，就會讓人對以往那種對污垢系數(shù)的考慮方法是否適用和得當(dāng)發(fā)生疑

6、問。為此，仍拿上面的一種冷卻元件來做計算比較：設(shè)定四，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.000344m2.℃/W，其余條件與設(shè)定一一樣，代入計算：與設(shè)定一比較，設(shè)定四的傳熱系數(shù)是設(shè)定一傳熱系數(shù)的0.73倍；設(shè)定五，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.0004m2.℃/W，其余條件與設(shè)定一一樣，代入計算：與設(shè)定一比較，設(shè)定五傳熱系數(shù)是設(shè)定一傳熱系數(shù)0.70倍；設(shè)定六，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.0005m2.℃/W，其余條件與設(shè)定一一樣，代入計算：與設(shè)定一比較，設(shè)定六傳熱系數(shù)是設(shè)定一傳熱系數(shù)0.65倍；設(shè)定七，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0.000344

7、m2.℃/W，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0，其余條件與設(shè)定一樣，代入計算：與設(shè)定一比較，設(shè)定七傳熱系數(shù)是設(shè)定一傳熱系數(shù)0.98倍；設(shè)定八，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0.000344　m2　.℃/W，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.000344，其余條件與設(shè)定一樣，代入計算：與設(shè)定一比較，設(shè)定八傳熱系數(shù)是設(shè)定一傳熱系數(shù)0.72倍；與設(shè)定四比較，設(shè)定八傳熱系數(shù)是設(shè)定四傳熱系數(shù)0.99倍；設(shè)定九，氣側(cè)污垢系數(shù)rk=0.000344　m2　.℃/W，水側(cè)污垢系數(shù)rl=0.0004，其余條件與設(shè)定一樣，代入計算：與設(shè)定一比較，設(shè)定九傳熱系