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2、改造前换热器传热系数和冷却水质量流量的计算
根据传热方程式
Q=kA△tm(3)
式中:k-传热系数(kW/(m2˙K));
A-中间冷却器的换热面积(m2);
△t-对数平均温差(K)。
及热平衡方程式
式中:c3-水的比热容(kJ/(kg˙K));
m2-中间冷却器冷却水的质量流量(kg/s);
t2'、t2"-中间冷却器进、出水温度(K);
改造前的中间冷却器换热面积的计算如下:
已知,改造前中间冷却器是由292根管长为1.2m、管子直径为12mm的管子组成,所以中间冷却器换热面积A=3.14×12×10-3×1.2×292=13.20m2。
因此,根据公式3和公式4能够计算出中间冷却器的传热系数k以及冷却水的质量流量m²。计算结果见表3。
3、改造后的中间冷却器的换热面积和冷却水的质量流量
为了满足纺织厂对用水温度的要求,冷却水的出水温度要求在60℃,进水为19℃的自来水。对于压缩空气,进出口温度差是保持不变的,空气质量流量已经通过公式(1)计算得出m1=1.37kg/s。所以根据公式(4)得出改造后中间冷却器的质量流量
因此,在换热器的计算中,要选择合理换热面积和传热系数的换热器。这里要综合阻力、换热效率、投资等问题。
为了研究以及改造的方便,选择的是现有的换热器形式,这样在承压、空气压降等方面都是符合要求的,只是改变现有换热器的面积。在面积改造上,是采用增加换热器的长度;改造前后中间冷却器的换热系数变化可以忽略不计。因此,利用公式(3)得出计算结果,见表4。
对比表3和表4,可以看出,经过改造之后,在得到60℃的热水时,中间冷却器的长度由以前的1.2m增加到1.33m,只增加了0.13m,增加的这部分长度对压缩空气带来的压降可以忽略,而且改造中间冷却器增加的成本也很少;对于冷却水的质量流量,由原来的2.94kg/s降低到了1.05kg/s,这样在水泵的能耗方面有了一定的减少。
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