蔣洪學(xué)

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，熱交換是一種常用的生產(chǎn)方法，因此各個(gè)類型的換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，再生式換熱器便是其中較為典型的一種。再生式換熱器主要是由兩部分共同組成，分別為再生段與冷卻段，通過對再生式換熱器進(jìn)行有效利用，可以對換熱器的承受的熱應(yīng)力與回收熱量進(jìn)行一定程度的建減少。為了來防止換熱管出現(xiàn)皮損、阻塞等情況，在對換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中往往會保留一定的裕量。本文就針對換熱面裕量對再生式換熱器熱工特性的影響進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：再生式換熱器;裕量;熱工特性;影響

1 再生式換熱器的結(jié)構(gòu)

再生式換熱器是由兩個(gè)部分共同組成的，分別為再生段與冷卻段。在再生段與冷卻段中都包含有存在一側(cè)次與二次側(cè)，再生段一次側(cè)出口與冷卻段一次側(cè)入口連接在一起，同時(shí)，冷卻段的一次側(cè)出口與再生段的二次側(cè)入口進(jìn)行進(jìn)行了連接。在一結(jié)構(gòu)之下，一次水主要從再生段的一次側(cè)入口流入、二次側(cè)出口流出后，二次水則是從冷卻段的二次側(cè)入口流入、二次側(cè)出口流出，在這一過程之中一次水存在一定的回流。在再生式換熱器當(dāng)中，冷卻段主要負(fù)責(zé)熱量輸出，而再生段的主要作用則是對換熱器兩側(cè)的溫差進(jìn)行一定程度的降低，并在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)對于熱應(yīng)力沖擊的有效減小，同時(shí)也對部分熱量進(jìn)行了合理回收。需要說明的是，再生段中所發(fā)生的熱傳遞是熱量的內(nèi)部交換，這并不會對換熱器的功率造成不利影響。除此之外，當(dāng)試驗(yàn)回路不同時(shí)，冷卻段一次側(cè)出的管道連接也存在著一定程度的差異，主要存在兩種管道連接狀況。第一，對于高溫高壓回路以及瞬態(tài)試驗(yàn)回路，冷卻段一次側(cè)出口與再生段而測測入口相連，在這種情況之下再生式換熱器主要起到減少熱應(yīng)力的作用;第二，對于凈化以及破探等輔助系統(tǒng)換熱器而言，冷卻段一次側(cè)出口主要是與檢測裝置進(jìn)行一定程度的連接，在這種情況下，再生式換熱器的主要作用則是對一次水進(jìn)行冷卻，并使其達(dá)到指定的溫度，同時(shí)在這一過程之中也會對部分熱量進(jìn)行回收。

2 換熱面裕量對在再生式換熱器熱工特性的影響

2.1 換熱面裕量對在再生式換熱器功率的影響

當(dāng)再生式換熱器運(yùn)行時(shí)，如果并為出現(xiàn)不利因素，設(shè)計(jì)裕量會一起參與到熱交換的過程當(dāng)中，這樣一來，換熱面積便會得到一定程度的增加，進(jìn)而使得換熱機(jī)在運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)存在一定的差異。理論上，采用設(shè)計(jì)流量時(shí)，當(dāng)冷卻段設(shè)計(jì)裕量增加，再生式換熱器的理論運(yùn)行功率也會隨之出現(xiàn)一定程度的增加。然而當(dāng)再生段設(shè)計(jì)裕量增加時(shí)，再生式換熱器的運(yùn)行功率則會隨之減小。在再生式換熱器的冷卻段，其中發(fā)生的熱交換量即為換熱器的理論運(yùn)行功率，在設(shè)計(jì)流量下，冷卻段在運(yùn)行過程中的理論傳熱能力與計(jì)算值保持一致性，當(dāng)設(shè)計(jì)裕量逐漸增大時(shí)，冷卻段的熱交換面積會出現(xiàn)一定程度的增加，進(jìn)而促使再生式換熱器的理論功率上升。需要注意的是，換熱器在再生段運(yùn)行時(shí)，其熱交換能力只能夠?qū)υ偕我淮蝹?cè)的出口溫度造成一定程度的影響，而并不能對其理論運(yùn)行功率進(jìn)行直接體現(xiàn)。基于上述的考慮，為了對設(shè)計(jì)流量下再生式換熱器的設(shè)計(jì)功率進(jìn)行有效的滿足，在冷卻段可以使用相對偏大的設(shè)計(jì)裕量，而再生段的設(shè)計(jì)裕量則需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行取值，一般不宜過大。

2.2 不同設(shè)計(jì)裕量下再生式換熱器的功率調(diào)節(jié)

在瞬態(tài)試驗(yàn)回路之中，當(dāng)試驗(yàn)對象不同時(shí)，再生式換熱器所運(yùn)行的功率也會存在一定程度的差異，運(yùn)行的實(shí)際功率以及與之相對應(yīng)的水溫和流量等參數(shù)會與設(shè)計(jì)參數(shù)存在差異。在設(shè)計(jì)階段，再生式換熱器換熱面積的確定主要是基于常用工況對應(yīng)的功率所得，在實(shí)際的運(yùn)作過程中，為了能夠?qū)ζ渌β蕳l件之下的熱換需求進(jìn)行滿足，往往需要對一次水與二次水的流量進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。出于對試驗(yàn)對象所處環(huán)境穩(wěn)定性的考慮，在對一次水流量進(jìn)行控制的過程中需要保證其穩(wěn)定性。在這種情況之下，再生式換熱器的調(diào)節(jié)功率往往只能處于一定范圍之內(nèi)，這主要是因?yàn)槎嗡o水泵調(diào)節(jié)能力以及二次水出口溫度會對其起到一定的限制作用。一般情況下，二次水的最大流量需要控制在設(shè)計(jì)流量的140%左右，且其出口溫度要求被控制在70℃以下。當(dāng)再生式換熱器功率上升時(shí)，二次水的流量也會隨之加速上升，在這一過程之中出口溫度會出現(xiàn)一定程度的下降。除此之外，受到設(shè)計(jì)裕量存在的影響，參與熱交換的換熱面積會比所需面積大，同時(shí)再生段與冷卻段之前存在著一定程度的耦合作用，因此在不同設(shè)計(jì)裕量之下，再生式換熱器的功率調(diào)節(jié)也會發(fā)生差異性的變化：當(dāng)再生段換熱面積裕量增加時(shí)，換熱器功率調(diào)節(jié)范圍的跨度并為發(fā)生十分明顯的變化，但功率調(diào)節(jié)的上邊界與下邊界會同時(shí)出現(xiàn)下移的情況。而在冷卻段，當(dāng)冷卻段裕量發(fā)生變化時(shí)，也不會對功率調(diào)節(jié)范圍的跨度產(chǎn)生很大的影響，但冷卻段對再生式換熱器功率調(diào)節(jié)范圍的影響與再生段的趨勢完全相反。因此，再生段設(shè)計(jì)裕量的增加能夠促使功率調(diào)節(jié)范圍出現(xiàn)一定程度的下移，也就是采用一定量的再升段設(shè)計(jì)裕量能夠?qū)υ偕綋Q熱器的降功率運(yùn)行產(chǎn)生有利作用。

3 結(jié)束語

本文主要針對換熱面裕量對再生式換熱器熱工特性的影響進(jìn)行研究與分析。首先對再生式換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定程度的闡述，然后在此基礎(chǔ)之上從換熱面裕量對在再生式換熱器功率的影響與不同設(shè)計(jì)裕量下再生式換熱器的功率調(diào)節(jié)兩個(gè)方面對換熱面裕量對在再生式換熱器熱工特性的影響進(jìn)行了分析。

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