管式換熱器的動(dòng)態(tài)模型
將上節(jié)導(dǎo)出的基礎(chǔ)方程應(yīng)用到實(shí)際的管式換熱器,且考慮到分析、板式換熱器求解的方便,必須將上述的基本方程進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?例如,通常對于單相介質(zhì)換熱器主要考慮溫度的變化,而不考慮壓力的變化,并在以上方程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步作如下的假設(shè),從而使問題得到簡化.
一、假設(shè)和荃本方程的導(dǎo)出
(I)換熱器中介質(zhì)為不可壓縮流體,其介質(zhì)的密度可視為不變,
?。?)介質(zhì)的比熱近似為常數(shù),
?。?)忽略換熱器中的壓降(即換熱器中壓力保持不變)及動(dòng)量的變化.
基于以上幾點(diǎn)補(bǔ)充很定,前面的基礎(chǔ)方程中的動(dòng)童守恒、質(zhì)量守恒方程可以去掉,只留下金屬蓄熱方程式(2-12)及簡化后的能量守恒方程或者采取以下方法直接導(dǎo)出與式(2-16a)相類似的方程。
?。?)對于并聯(lián)流動(dòng)型和復(fù)合流動(dòng)型換熱器,各流道的冷、熱流體均按等流量進(jìn)行分西己;
?。?)流道各個(gè)新面的形狀相同,流體的流速一定;
?。?)在流體流動(dòng)截面上溫度是均勻的,并忽略流動(dòng)方向的導(dǎo)熱:
(4)板的厚度方向不存在溫度梯度,且傳熱系數(shù)不變.然后,在第k號(hào)與第k+i號(hào)傳熱板組成的第k號(hào)流道中,沿傳熱板(即流體流動(dòng)方向)取一長方形的微元體,如圖2-16所示.從分析微元體內(nèi)部的熱平衡著手,建立板式順流換熱器的動(dòng)態(tài)方程.
設(shè)換熱器長度為L,,在換熱器管中取出長度為dt、流通橫截面積為A:的一個(gè)微元段,如圖2-8所示??疾旃軆?nèi)流體介質(zhì)與管壁面進(jìn)行熱交換時(shí)的情況,管內(nèi)流休介質(zhì)的流速為密度為P.拾為幾:,比熱為C溫度為9壁面的溫度為e}c人>),),壁面與管內(nèi)介質(zhì)的換熱系數(shù)。