复合型热管长度比的优化计算0保温水箱

复合型热管长度比的优化计算

复合型热管长度比的优化计算 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK17　　　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0247-03Optimization Calculation of Length Ratios for a Composite Heat PipeAdel M　Hu Yacai　Yuan Hai（Energy Source Engineering Department, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang, China, Post Code 310027）A heat exchanger composed of gravity heat pipes with two kinds of cooling fluids has some specific features and merits in engineering applications. This paper presents a brief description of the method for determining the length ratios between the heating and cooling sections. In addition, several calculation examples are also given. Key words: composite heat pipe, heat pipe, length ratio1　引言　　热管换热器的加热段和冷却段长度比是一个重要的设计参数。对于两段式热管换热器，前人利用不同的方法导出加热段和冷却段的最佳长度比〔1～2〕，其中文献〔1〕求解了传热总热阻为最小值时的经济及安全长度比。　　本文对复合型三段式热管提出了长度比计算的方法。图1示出复合型热管换热器。图1　热管换热器工作示意图2　第一种应用情况　　在4 t/h工业锅炉尾部烟道中，有一台具有两种冷却流体(空气、水)的热管换热器，用以回收烟气余热。得到的热空气通入炉膛助燃；热水供生活用，见图1(a)。在低负荷时热管仅用一种冷却流体工作，保持烟温以避免换热器低温腐蚀(图1(b)和(c))。2.1　经济长度比　　三段式热管热阻关系如图2。Q1＝Q2＋Q3。对热阻R1作变换，变换后的热管热阻关系示意图如图3，　(1)　　其中　　各式中，U1－从加热段外表面到工质的传热系数，W／(m.℃)； U2－从工质到冷却段1外表面的传热系数，W／(m.℃)； U3－从工质到冷却段2外表面的传热系数，W／(m.℃)； Q1－单根热管输入热量，W； Q2－单根热管向冷流体1侧输出热量，W； Q3－单根热管向冷流体2侧输出热量，W。　　通过以上变换，复合型热管的长度比计算就可以化成两个二段式热管的长度比的计算来加以解决。根据文献〔1〕、图2和图3，图2　复合型热管热阻关系图图3　变换后的复合型热管热阻关系图　(2)　　设L*2＝L2／L1，L*1＝L2／L1，t*2＝t2／t1，t*3＝t3／t1，t*v＝tv／t1，U*13＝U13／U1，U*2＝U2／U1，U*3＝U3／U1，可得下列方程组：　(3)2.2　安全长度比　　选择热管换热器长度比，应保证热管工作温度不超过许用温度［tv］。用［L*2］＝L2／L1和［L*3］＝L3／L1表示安全长度比，它们与热管工作温度关系可从热平衡式推出。　(4)　(5)　　综上所述，确定复合型三段式热管换热器的长度比，先确定经济长度比，再求出安全长度比，如L*2，L*3分别小于［L*2］和［L*3］，需修改设计参数，重新计算。2.3　实例计算　　表1为图1所示热管换热器的设计参数和额定负荷工况。加热段的传热系数U1＝30 W／(m.℃)，两个冷却段的传热系数分别为U2＝30 W/(m.℃)和U3＝300 W/(m.℃)，为了保证热管安全工作，希望管内蒸气温度不过300℃。

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