换热面裕量对再生式换热器热工特性的影响分析
2019-09-10蒋洪学
蒋洪学
摘 要:在工业生产过程中,热交换是一种常用的生产方法,因此各个类型的换热器在工业生产中有着广泛的应用,再生式换热器便是其中较为典型的一种。再生式换热器主要是由两部分共同组成,分别为再生段与冷却段,通过对再生式换热器进行有效利用,可以对换热器的承受的热应力与回收热量进行一定程度的建减少。为了来防止换热管出现皮损、阻塞等情况,在对换热器进行设计的过程中往往会保留一定的裕量。本文就针对换热面裕量对再生式换热器热工特性的影响进行研究与分析。
关键词:再生式换热器;裕量;热工特性;影响
1 再生式换热器的结构
再生式换热器是由两个部分共同组成的,分别为再生段与冷却段。在再生段与冷却段中都包含有存在一侧次与二次侧,再生段一次侧出口与冷却段一次侧入口连接在一起,同时,冷却段的一次侧出口与再生段的二次侧入口进行进行了连接。在一结构之下,一次水主要从再生段的一次侧入口流入、二次侧出口流出后,二次水则是从冷却段的二次侧入口流入、二次侧出口流出,在这一过程之中一次水存在一定的回流。在再生式换热器当中,冷却段主要负责热量输出,而再生段的主要作用则是对换热器两侧的温差进行一定程度的降低,并在此基础之上实现对于热应力冲击的有效减小,同时也对部分热量进行了合理回收。需要说明的是,再生段中所发生的热传递是热量的内部交换,这并不会对换热器的功率造成不利影响。除此之外,当试验回路不同时,冷却段一次侧出的管道连接也存在着一定程度的差异,主要存在两种管道连接状况。第一,对于高温高压回路以及瞬态试验回路,冷却段一次侧出口与再生段而测测入口相连,在这种情况之下再生式换热器主要起到减少热应力的作用;第二,对于净化以及破探等辅助系统换热器而言,冷却段一次侧出口主要是与检测装置进行一定程度的连接,在这种情况下,再生式换热器的主要作用则是对一次水进行冷却,并使其达到指定的温度,同时在这一过程之中也会对部分热量进行回收。
2 换热面裕量对在再生式换热器热工特性的影响
2.1 换热面裕量对在再生式换热器功率的影响
当再生式换热器运行时,如果并为出现不利因素,设计裕量会一起参与到热交换的过程当中,这样一来,换热面积便会得到一定程度的增加,进而使得换热机在运行过程中的相关参数与设计参数存在一定的差异。理论上,采用设计流量时,当冷却段设计裕量增加,再生式换热器的理论运行功率也会随之出现一定程度的增加。然而当再生段设计裕量增加时,再生式换热器的运行功率则会随之减小。在再生式换热器的冷却段,其中发生的热交换量即为换热器的理论运行功率,在设计流量下,冷却段在运行过程中的理论传热能力与计算值保持一致性,当设计裕量逐渐增大时,冷却段的热交换面积会出现一定程度的增加,进而促使再生式换热器的理论功率上升。需要注意的是,换热器在再生段运行时,其热交换能力只能够对再生段一次侧的出口温度造成一定程度的影响,而并不能对其理论运行功率进行直接体现。基于上述的考虑,为了对设计流量下再生式换热器的设计功率进行有效的满足,在冷却段可以使用相对偏大的设计裕量,而再生段的设计裕量则需要根据实际情况进行取值,一般不宜过大。
2.2 不同设计裕量下再生式换热器的功率调节
在瞬态试验回路之中,当试验对象不同时,再生式换热器所运行的功率也会存在一定程度的差异,运行的实际功率以及与之相对应的水温和流量等参数会与设计参数存在差异。在设计阶段,再生式换热器换热面积的确定主要是基于常用工况对应的功率所得,在实际的运作过程中,为了能够对其它功率条件之下的热换需求进行满足,往往需要对一次水与二次水的流量进行一定程度的调节。出于对试验对象所处环境稳定性的考虑,在对一次水流量进行控制的过程中需要保证其稳定性。在这种情况之下,再生式换热器的调节功率往往只能处于一定范围之内,这主要是因为二次水给水泵调节能力以及二次水出口溫度会对其起到一定的限制作用。一般情况下,二次水的最大流量需要控制在设计流量的140%左右,且其出口温度要求被控制在70℃以下。当再生式换热器功率上升时,二次水的流量也会随之加速上升,在这一过程之中出口温度会出现一定程度的下降。除此之外,受到设计裕量存在的影响,参与热交换的换热面积会比所需面积大,同时再生段与冷却段之前存在着一定程度的耦合作用,因此在不同设计裕量之下,再生式换热器的功率调节也会发生差异性的变化:当再生段换热面积裕量增加时,换热器功率调节范围的跨度并为发生十分明显的变化,但功率调节的上边界与下边界会同时出现下移的情况。而在冷却段,当冷却段裕量发生变化时,也不会对功率调节范围的跨度产生很大的影响,但冷却段对再生式换热器功率调节范围的影响与再生段的趋势完全相反。因此,再生段设计裕量的增加能够促使功率调节范围出现一定程度的下移,也就是采用一定量的再升段设计裕量能够对再生式换热器的降功率运行产生有利作用。
3 结束语
本文主要针对换热面裕量对再生式换热器热工特性的影响进行研究与分析。首先对再生式换热器的结构进行了一定程度的阐述,然后在此基础之上从换热面裕量对在再生式换热器功率的影响与不同设计裕量下再生式换热器的功率调节两个方面对换热面裕量对在再生式换热器热工特性的影响进行了分析。
参考文献
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