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《热交换器原理与设计第5章蓄热式热交换器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、5蓄热式热交换器★蓄热式热交换器中，冷、热流体交替地流过同一固体传热面及其所形成的通道，依靠构成传热面物体的热容作用(吸热或放热)，实现冷、热流体之间的热交换。★与间壁式热交换器相比，虽都有固体传热面，但间壁式中，热量是在同一时刻通过固体壁由一侧热流体传递给另一侧的冷流体。与直接接触式相比，差别更为明显，因为蓄热式中不是通过冷、热流体的直接混合来换热的。★蓄热式热交换器常用于流量大的气气热交换场合，如动力、硅酸盐、石油化工等工业中的余热利用和废热回收等方面。5.1.1回转型蓄热式热交换器图5.1转
2、子回转型空气预热器1转子；2转子的中心轴；3环形长齿条；4主动齿轮；5烟气入口；6烟气出口；7空气入口；8空气出口；9径向隔板；10过渡区；11密封装置回转型蓄热式热交换器主要由圆筒形蓄热体(常称转子)及风罩两部分组成。它又分为转子回转型和外壳回转型。转子就是一个蓄热体。图5.2蓄热板结构图图5.3为外壳回转型蓄热式热交换器，它由上下回转风罩、传动装置、蓄热体、密封装置、烟道和风道构成；一端为8字形，另一端为圆柱形的两个风罩盖在定子的上下两个端面上，其安装方位相同，并且同步绕轴旋转。图5.3风罩旋
3、转的回转型空气预热器1空气出口；2空气入口；3烟气出口；4回转风罩；5隔板；6烟气入口图5.4阀门切换型蓄热式热交换器工作原理图图5.5蓄热室结构简图传统的蓄热室中蓄热体大多由耐火砖砌成的格子砖构成。为连续运行，都具有两个蓄热室。这种阀门切换型常用于玻璃窑炉，冶金工业中高炉的热风炉。5.1.2阀门切换型蓄热式热交换器图5.6阀门切换型热交换器用于玻璃窑炉示意图5.2蓄热式热交换器与间壁式热交换器的比较蓄热式中的热交换是依靠蓄热物质的热容量及冷、热流体通道周期性地交替，使得蓄热式热交换器中传热面及流
4、体温度的变化具有一定的特点。☆特点一：蓄热材料的壁面温度在整个工作周期中不断变化，而且加热期的变化与冷却期的变化情况也不相同。同时，除了在热交换器的冷、热气体进口处之外，冷、热气体的温度还随时间而变化。☆特点二：蓄热材料和流体温度变化具有周期性，即每经过一个周期这些温度变化又重复一次。图5.8蓄热式热交换器中气流及蓄热材料的温度变化图5.9逆流下的间壁式和蓄热式热交换器☆气体1所放出的热量：Q1=M1cp1(t′1–t″1)☆气体2所吸收的热量：Q2=M2cp2(t″1–t′2)☆忽略热损失，间壁
5、式气体1、2间热平衡：M1cp1(t′1–t″1)=M2cp2(t″2–t′2)(5.1)☆对蓄热式，气体1所放出的热量：Q1=M1cp1(t′1,m–t″1,m)气体2所吸收的热量：Q2=M2cp2(t″2,m–t′2,m)☆忽略对外热损失，热平衡：M1cp1(t′1,m–t″1,m)=M2cp2(t″2,m–t′2,m)(5.2)(a)假想间壁式换热(b)蓄热式换热图5.10蓄热式及假想间壁式热交换器中的传热过程设传热面积为F，循环周期为τ0(加热时间τ1，冷却时间τ2)，可得蓄热传热量：Q=
6、KF(t1,m–t2,m)τ0J(5.3)t1,m、t2,m—热、冷流体平均温度，℃☆传热量Q可由热气体1与蓄热体间对流换热量表示：Q=α1F(t1–tw1)dτ=α1F(t1,m–tw1,m)τ1J(5.4)☆或可由冷气体2与蓄热体间对流换热量来表示：Q=α2F(tw2–t2)dτ=α2F(tw2,m–t2,m)τ2J(5.5)☆综合以上三式可得蓄热式热交换器的传热系数：W/(m2·℃)(5.6)如τ1=τ2，则：W/(m2·℃)(5.7)☆设有一间壁式热交换器，传热面积为F，但冷气体及热气体各
7、占一半，热气体的平均温度为t1,m，冷气体的平均温度为t2,m则在时间τ0内该间壁式热交换器的传热量：Q=KF(t1,m–t2,m)τ0，J(5.8)☆而热气体的放热量为：Q=α1F/2(t1,m–tw1,m)τ0，J(5.9)☆冷气体的吸热量为：Q=α2F/2(tw2,m–t2,m)τ0，J(5.10)☆如忽略壁面热阻，即tw1,m=tw2,m，得：W/(m2·℃)(5.11)☆比较式(5.3)与(5.8)及(5.7)与(5.11)可见，由于加热与冷却过程的平均传热壁温不相等，使得其他条件相同时
8、，蓄热式热交换器的传热量仅为间壁式热交换器的倍。☆称它为考虑非稳定换热影响的系数—Cn。由于传热表面温度不稳定而产生的。由图5.8(b)，当换热周期τ0→0时，曲线tw1与tw2将变成同一直线，因而tw1,m=tw2,m，此时Cn为1。与间壁式热交换器相比，蓄热式热交换器在结构方面有以下三个优点：☆紧凑性很高。采用20~50目金属网板作蓄热体时，每m3容积可容纳的传热面积为2296~6560m2。而间壁式，即使紧凑性最高的板翅式热交换器一般只有2000m2/m3左右。☆单位传热面积
