换热器污垢热阻对设计的影响分析

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1、换热器污垢热阻对设计的影响分析时间：2009-04-07　来源：互联网　　发布评论　进入论坛在当前换热器市场日益激烈的竞争中，一个问题日益突出，应当引起足够的重视，那就是污垢系数问题。污垢系数，即换热器使用过程中污垢对换热产生的影响程度。由于换热器传热面本身导热系数很大，其热阻通常可忽略。但如果壁面上结有污垢，则对传热性能和压降影响很大，其热阻有时可达到起控制作用的数量级。据报道，一台结垢严重的冷凝器，其有效的传热面积仅为清洁状态的1/2。因此，在换热器设计中必须考虑污垢热阻对传热性能的影响。一　传热系数的计算在实际工作中，对于污垢系数的选用，有三套标准：一种标准为用户在设计

2、换热器时就明确提出的标准数值，参考国家标准，针对工业用水、循环冷却水和洁净自来水分别提出污垢系数要求；第二种为项目技术人员提出的标准，由于担心换热器运行时传热性能达不到要求，故将污垢热阻提得很大；第三种为换热器设计单位提出的参考值，在以往换热器设计中，用户一般习惯不提污垢热阻的要求，在换热器设计计算过程中不考虑污垢热阻的影响，只在最后取传热系数时取0.85的系数（即取计算值的85%）作为考虑污垢热阻后的最终传热系数。对于实际选用的污垢系数标准是否合理，下面以常用的一种冷却元件做一个计算比较，以便共同探讨：设定一，气侧换热系数hk=65.5W/(m2.℃)，水侧换热系数hl=7

3、353W/(m2.℃)，肋化系数ψ=19.7，换热管壁厚δ=0.001m，换热管导热系数λ=39　W/(m2　.℃)，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0，计算换热器传热系数K，代入各数值计算：设定二，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.000172m2.℃/W(洁净自来水时所取的污垢系数)，其余条件与设定一样，代入计算：设定三，气侧污垢系数rk=0.000172　m2　.℃/W（常压空气），水侧污垢系数rl=0.000172　m2　.℃/W(洁净自来水时所取的污垢系数)，其余条件与设定一样，代入计算：比较设定一和设定二，不难得出水侧取污垢热阻后的传热系数是没有

4、考虑污垢热阻时的传热系数的0.85倍，比较设定一和设定三，可知气侧和水侧都取常规污垢热阻时的传热系数是没有考虑污垢热阻时的传热系数的0.84倍，这说明原来习惯上取的0.85的系数是合适的，同时还说明我们管片式热热器计算中气侧的污垢热阻比水侧的污垢热阻对传热系数的影响小，气侧污垢热阻对总体传热系数的影响可以忽略不计，也就是说管外污垢热阻比管内污垢热阻的影响小。这就说明在过去我们常规设计中，取0.85倍的传热系数是得当的和可行的,也是考虑污垢热阻时最简便的一种经验方法了。二　污垢对传热的影响近几年随着我国换热器行业产品的快速发展，换热器产品使用条件和换热器产品客户发生了根本的改变

5、，用户对换热器产品设计提出了更高、更严、更具体的要求，如产品压力、面积、体积和工艺介质方面都与以往大不相同。最明显的一点，用户在水的污垢热阻都提出了更明确的要求，明确提出水的污垢热阻是0.000344m2.℃/W（是原来洁净自来水的2倍，这一般是用户的最低要求）、0.0004m2　.℃/W，有的甚至提到了0.0005m2　.℃/W。气侧一般是压缩空气，用户一般没有明确提出要求，但按《换热器原理及计算》书中明确规定其污垢热阻0.000344　m2　.℃/W。从这些数据看出污垢系数是常规产品污垢系数的2倍，甚至3倍，这样，就会让人对以往那种对污垢系数的考虑方法是否适用和得当发生疑

6、问。为此，仍拿上面的一种冷却元件来做计算比较：设定四，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.000344m2.℃/W，其余条件与设定一一样，代入计算：与设定一比较，设定四的传热系数是设定一传热系数的0.73倍；设定五，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.0004m2.℃/W，其余条件与设定一一样，代入计算：与设定一比较，设定五传热系数是设定一传热系数0.70倍；设定六，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.0005m2.℃/W，其余条件与设定一一样，代入计算：与设定一比较，设定六传热系数是设定一传热系数0.65倍；设定七，气侧污垢系数rk=0.000344

7、m2.℃/W，水侧污垢系数rl=0，其余条件与设定一样，代入计算：与设定一比较，设定七传热系数是设定一传热系数0.98倍；设定八，气侧污垢系数rk=0.000344　m2　.℃/W，水侧污垢系数rl=0.000344，其余条件与设定一样，代入计算：与设定一比较，设定八传热系数是设定一传热系数0.72倍；与设定四比较，设定八传热系数是设定四传热系数0.99倍；设定九，气侧污垢系数rk=0.000344　m2　.℃/W，水侧污垢系数rl=0.0004，其余条件与设定一样，代入计算：与设定一比较，设定九传热系