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組合式干燥機(jī)
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冷干機(jī)工作過(guò)程中的熱工分析

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2018-08-11 17:07【

傳熱過(guò)程分析(熱工分析)是任何熱工設(shè)備設(shè)計(jì)和制作的理論依據(jù),。冷干機(jī)熱工計(jì)算的目的是根據(jù)壓縮空氣狀態(tài)(主要是進(jìn)氣壓力和溫度),確定其降溫過(guò)程制冷系統(tǒng)所需要供給的制冷量Q,、預(yù)冷器和蒸發(fā)器的負(fù)荷分配,、計(jì)算冷干機(jī)排水量,同時(shí)也可借此預(yù)測(cè)排氣干球溫度t4,。


就其實(shí)質(zhì)而論,,冷干機(jī)是由兩個(gè)換熱器構(gòu)成的復(fù)合式換熱器,共有三種不同狀態(tài)的流體參與了換熱:


①預(yù)冷器里,,熱流體是溫度較高的飽和壓縮空氣,,冷流體是冷卻后相對(duì)干燥的壓縮空氣,兩者水當(dāng)量(定壓比熱與質(zhì)量的乘積)極為接近,;


②蒸發(fā)器里熱流體是溫度已預(yù)先降低了的飽和壓縮空氣,,冷流體是冷媒蒸汽。


蒸發(fā)器由獨(dú)立的制冷系統(tǒng)提供冷源,,而預(yù)冷器的冷源則來(lái)自通過(guò)蒸發(fā)器冷卻了的壓縮空氣,,因而不具備獨(dú)立性。所以說(shuō),,在整個(gè)熱交換過(guò)程中預(yù)冷器的作用是回收制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的部分冷量,,客觀上減少了整機(jī)的能量消耗。


為什么說(shuō)壓縮空氣在冷干機(jī)預(yù)冷器里的降溫是收到限制的,?


在冷干機(jī)中參與換熱過(guò)程的已知量有兩個(gè):一定壓力下的進(jìn)氣溫度t1(與之對(duì)應(yīng)的是含水量d1)及目標(biāo)參數(shù)壓力露點(diǎn)td,,如下圖──圖中用t3(d3)代替td。


冷干機(jī)工作過(guò)程中的熱工分析


冷干機(jī)熱工原理圖


冷干機(jī)預(yù)冷器從蒸發(fā)器回收的冷量Q’越多或進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣溫度t2越低,,表示預(yù)冷器里冷氣流的熱交換越劇烈,,冷干機(jī)排氣溫度t4也就越高,;在t3不變的前提下蒸發(fā)器熱負(fù)荷就越小,需要由制冷壓縮機(jī)提供的冷量Q0也就越少,,冷干機(jī)消耗的能量也就越少,。


但由于被預(yù)冷器回收的冷量Q’只是壓縮機(jī)總制冷量Q0的一部分,Q0越少,,Q’也要隨之減少,;而且由于受到冰點(diǎn)極限的限制,壓縮機(jī)不可能提供更多的冷量來(lái)分流給預(yù)冷器,,這就必然使t2上升,,如此循環(huán)的結(jié)果就是使進(jìn)入預(yù)冷器的冷量收到限制,換句話說(shuō),,即t2的降幅是有限制的,。


在冷干機(jī)熱工計(jì)算中,進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣溫度t2(d2)是變動(dòng)值,,其高低選擇決定了制冷系統(tǒng)中蒸發(fā)器的負(fù)荷,,相應(yīng)地決定了制冷壓縮機(jī)的功耗。


如何計(jì)算冷干機(jī)的熱負(fù)荷,?


在冷干機(jī)中,,換熱器(蒸發(fā)器和預(yù)冷器)負(fù)荷可通過(guò)計(jì)算熱流體進(jìn)出口焓差來(lái)求得:


Δh=1.01Δt+(2501+1.84Δt)Δd (KJ/kg干空氣) ①


式中Δt──作為熱流體的壓縮空氣進(jìn)出口溫度差,℃


Δt=t’-t”


t’──壓縮空氣進(jìn)入換熱器時(shí)的溫度


t”──壓縮空氣離開(kāi)換熱器時(shí)的溫度


1.01──干空氣的平均定壓比熱,,KJ/kg.℃


1.84──水蒸氣的平均定壓比熱,,KJ/kg.℃


2501──水的汽化潛熱,KJ/kg


Δd ──換熱器中產(chǎn)生的凝結(jié)水量,,kg


Δd=d’-d”


式中,,d’,、d”分別表示對(duì)應(yīng)溫度t’和t”時(shí)壓縮空氣中的飽和含水量,,kg。


換熱器的熱負(fù)荷為


Q=qmΔh (W) ②


式中,,qm──空氣的質(zhì)量流量,,kg/s


公式①和②是計(jì)算壓縮空氣降溫過(guò)程熱負(fù)荷的基本公式,它由下述三部分組成:


1)1kg干空氣從t’降到t”放出的熱量1.01Δt,;


2)(d’-d”)kg的水蒸氣從t’降到t”放出的熱量,;


3)(d’-d”)kg的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水放出的凝聚熱(在數(shù)值上等于汽化潛熱)。


其中1),,2)兩項(xiàng)是隨溫度變化的熱量,,稱(chēng)為顯熱,第3)項(xiàng)由凝結(jié)水量的多少?zèng)Q定,,它不參與系統(tǒng)的換熱,,因此是潛熱,。


在蒸發(fā)器里,冷媒蒸發(fā)過(guò)程放出的冷量(或吸收的熱量),,一部分用于壓縮空氣的降溫,,另一部分用于支付水蒸氣凝結(jié)所需的潛熱;


在預(yù)冷器里,,低溫干燥空氣升溫過(guò)程吸收的熱量(或放出的冷量)一部分用于壓縮空氣進(jìn)氣的降溫,,另一部分用來(lái)支付熱氣流中部分水蒸氣凝結(jié)所需的潛熱。


結(jié)合上圖,,通過(guò)單位質(zhì)量流量(kg/s)壓縮空氣時(shí),,預(yù)冷器熱負(fù)荷可以寫(xiě)成


Q’=[1.01Δt1-2+(2501+1.84Δt1-2)*(d1-d2)] (W)


式中,Δt1-2=t1-t2


通過(guò)單位質(zhì)量流量(kg/s)壓縮空氣時(shí),,蒸發(fā)器熱負(fù)荷可寫(xiě)成如下表達(dá)式


Q0=[1.01Δt2-3+(2501+1.84Δt2-3)*(d2-d3)] (W)


式中,,Δt2-3=t2-t3


此文關(guān)鍵字:冷干機(jī)

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