換熱面裕量對再生式換熱器熱工特性的影響分析

蔣洪學

摘 要：在工業生產過程中，熱交換是一種常用的生產方法，因此各個類型的換熱器在工業生產中有著廣泛的應用，再生式換熱器便是其中較為典型的一種。再生式換熱器主要是由兩部分共同組成，分別為再生段與冷卻段，通過對再生式換熱器進行有效利用，可以對換熱器的承受的熱應力與回收熱量進行一定程度的建減少。為了來防止換熱管出現皮損、阻塞等情況，在對換熱器進行設計的過程中往往會保留一定的裕量。本文就針對換熱面裕量對再生式換熱器熱工特性的影響進行研究與分析。

關鍵詞：再生式換熱器;裕量;熱工特性;影響

1 再生式換熱器的結構

再生式換熱器是由兩個部分共同組成的，分別為再生段與冷卻段。在再生段與冷卻段中都包含有存在一側次與二次側，再生段一次側出口與冷卻段一次側入口連接在一起，同時，冷卻段的一次側出口與再生段的二次側入口進行進行了連接。在一結構之下，一次水主要從再生段的一次側入口流入、二次側出口流出后，二次水則是從冷卻段的二次側入口流入、二次側出口流出，在這一過程之中一次水存在一定的回流。在再生式換熱器當中，冷卻段主要負責熱量輸出，而再生段的主要作用則是對換熱器兩側的溫差進行一定程度的降低，并在此基礎之上實現對于熱應力沖擊的有效減小，同時也對部分熱量進行了合理回收。需要說明的是，再生段中所發生的熱傳遞是熱量的內部交換，這并不會對換熱器的功率造成不利影響。除此之外，當試驗回路不同時，冷卻段一次側出的管道連接也存在著一定程度的差異，主要存在兩種管道連接狀況。第一，對于高溫高壓回路以及瞬態試驗回路，冷卻段一次側出口與再生段而測測入口相連，在這種情況之下再生式換熱器主要起到減少熱應力的作用;第二，對于凈化以及破探等輔助系統換熱器而言，冷卻段一次側出口主要是與檢測裝置進行一定程度的連接，在這種情況下，再生式換熱器的主要作用則是對一次水進行冷卻，并使其達到指定的溫度，同時在這一過程之中也會對部分熱量進行回收。

2 換熱面裕量對在再生式換熱器熱工特性的影響

2.1 換熱面裕量對在再生式換熱器功率的影響

當再生式換熱器運行時，如果并為出現不利因素，設計裕量會一起參與到熱交換的過程當中，這樣一來，換熱面積便會得到一定程度的增加，進而使得換熱機在運行過程中的相關參數與設計參數存在一定的差異。理論上，采用設計流量時，當冷卻段設計裕量增加，再生式換熱器的理論運行功率也會隨之出現一定程度的增加。然而當再生段設計裕量增加時，再生式換熱器的運行功率則會隨之減小。在再生式換熱器的冷卻段，其中發生的熱交換量即為換熱器的理論運行功率，在設計流量下，冷卻段在運行過程中的理論傳熱能力與計算值保持一致性，當設計裕量逐漸增大時，冷卻段的熱交換面積會出現一定程度的增加，進而促使再生式換熱器的理論功率上升。需要注意的是，換熱器在再生段運行時，其熱交換能力只能夠對再生段一次側的出口溫度造成一定程度的影響，而并不能對其理論運行功率進行直接體現。基于上述的考慮，為了對設計流量下再生式換熱器的設計功率進行有效的滿足，在冷卻段可以使用相對偏大的設計裕量，而再生段的設計裕量則需要根據實際情況進行取值，一般不宜過大。

2.2 不同設計裕量下再生式換熱器的功率調節

在瞬態試驗回路之中，當試驗對象不同時，再生式換熱器所運行的功率也會存在一定程度的差異，運行的實際功率以及與之相對應的水溫和流量等參數會與設計參數存在差異。在設計階段，再生式換熱器換熱面積的確定主要是基于常用工況對應的功率所得，在實際的運作過程中，為了能夠對其它功率條件之下的熱換需求進行滿足，往往需要對一次水與二次水的流量進行一定程度的調節。出于對試驗對象所處環境穩定性的考慮，在對一次水流量進行控制的過程中需要保證其穩定性。在這種情況之下，再生式換熱器的調節功率往往只能處于一定范圍之內，這主要是因為二次水給水泵調節能力以及二次水出口溫度會對其起到一定的限制作用。一般情況下，二次水的最大流量需要控制在設計流量的140%左右，且其出口溫度要求被控制在70℃以下。當再生式換熱器功率上升時，二次水的流量也會隨之加速上升，在這一過程之中出口溫度會出現一定程度的下降。除此之外，受到設計裕量存在的影響，參與熱交換的換熱面積會比所需面積大，同時再生段與冷卻段之前存在著一定程度的耦合作用，因此在不同設計裕量之下，再生式換熱器的功率調節也會發生差異性的變化：當再生段換熱面積裕量增加時，換熱器功率調節范圍的跨度并為發生十分明顯的變化，但功率調節的上邊界與下邊界會同時出現下移的情況。而在冷卻段，當冷卻段裕量發生變化時，也不會對功率調節范圍的跨度產生很大的影響，但冷卻段對再生式換熱器功率調節范圍的影響與再生段的趨勢完全相反。因此，再生段設計裕量的增加能夠促使功率調節范圍出現一定程度的下移，也就是采用一定量的再升段設計裕量能夠對再生式換熱器的降功率運行產生有利作用。

3 結束語

本文主要針對換熱面裕量對再生式換熱器熱工特性的影響進行研究與分析。首先對再生式換熱器的結構進行了一定程度的闡述，然后在此基礎之上從換熱面裕量對在再生式換熱器功率的影響與不同設計裕量下再生式換熱器的功率調節兩個方面對換熱面裕量對在再生式換熱器熱工特性的影響進行了分析。

參考文獻

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