关于流量配分不良(偏流)的容忍值,有些情况下会采用最大5%的标准,但除此之外没有更多的信息。如果从正面讨论这个问题,由于这涉及到特定机器的性能,因此很难进行一般性的讨论。这里作为参考,介绍一下HTFS技术手册[^1]中关于空冷热交换器流量配分的描述。
流量配分不良对所需热效率(thermal effectiveness)的影响很大,其定义为:
对于不伴随冷凝的冷却,热负荷对温度变化的图如图4所示。通常,空气的热效率在50%左右。如果流体的出口温度低于空气的出口温度,即[流体的热效率 + 空气的热效率 > 1],并且出现温度交叉,那么配分不良的影响将是严重的。
Muller(1977)提出了一种方法,基于完全配分(均匀流量)的假设,给定流体/空气的流量和入口温度,估算流体配分不良导致的热负荷减少量。据此,如果两个流体的出口温度相同,假设流体的60%流过管束的一半管子,40%流过另一半管子,那么热负荷将减少约1%。如果流体的热效率为90%,空气的热效率为50%,那么由于配分不良导致的热负荷减少为2%,即实际上流体的热效率仅为88%。Muller还讨论了空气的配分不良,但认为其对性能损失的影响比流体的配分不良更大。
如果通过热交换来冷凝单一成分,这是等温传热,高温流体的热效率为零。在这种情况下,出口管只需要输送并排放凝结部分即可,因此有足够的余地。但是,安装在入口管路上的限制孔板(restricted system)由于两个原因容易出问题。首先,由于管道的压力降低,管内饱和温度降低,从而减少冷凝器内的温度差。其次,由于大多数情况下不是无气态的,配分不良会导致冷气体(非冷凝性气体?)积聚在最外围的管子上,形成沉积区,减少传热的有效面积。
与其增加热交换的传热面积,不如增加分配管/管汇的流路截面积,即使只需要增加1%,显然在经济上也是更合理的。因此,管道的尺寸调整非常重要。
往期精彩回顾
弹性力学的研究内容及发展概况 |
谈弹塑性力学的物性方程:理论与实验终于协调了 |
理论力学、材料力学与结构力学的关系 |
一名优秀的工程师首先是力学家 |
直观的力学性能-动图讲解 |
浅谈有限元方法的核心思想:数值近似和离散化 |
有限元四面体网格与六面体网格的争议 |
关于疲劳问题的有限元分析清单 |
如何看“力学” |
疲劳失效和SN曲线 |