题目
图10-13 所示回热系统[1]中采用的是混合式回热器[2],靠蒸气[3]与水的混合达到换热的目的。另有一种表面式换热器[4],如图10-26 所示,蒸汽在管外冷凝,将凝结热量传给管内的水,这种布置可减少系统中高压水泵的数量。试分析这种系统在热力学分析上与混合式系统有否不同?抽汽-|||-加热器 给水-|||-冷凝水-|||-泵图10-26
图10-13 所示回热系统[1]中采用的是混合式回热器[2],靠蒸气[3]与水的混合达到换热的目的。另有一种表面式换热器[4],如图10-26 所示,蒸汽在管外冷凝,将凝结热量传给管内的水,这种布置可减少系统中高压水泵的数量。试分析这种系统在热力学分析上与混合式系统有否不同?
图10-26
题目解答
答案
答:回热循环[5]的计算最重要的是计算抽气量:
对于混合式回热加热器:其热平衡方程为:
可得:
对于表面式换热器:热平衡方程为:
假设在理想换热情况下,没有热损失。
可得:
所以在理想情况下,这两种回热器没有差别。
解析
步骤 1：混合式回热器的热平衡方程
混合式回热器中，蒸汽与水直接混合，进行热交换。其热平衡方程为：
$(1-\alpha )({h}_{{O}_{1}}-h4)=\alpha ({h}_{{O}_{1}}-{h}_{{O}_{1}})$
其中，$\alpha$ 是抽气量的比例，${h}_{{O}_{1}}$ 是抽气的焓，$h4$ 是给水的焓，${h}_{{O}_{1}}$ 是加热后的给水的焓。
步骤 2：表面式换热器的热平衡方程
表面式换热器中，蒸汽在管外冷凝，将热量传给管内的水。其热平衡方程为：
$(1-a'){h}_{{a}_{1}}+d'{h}_{4}=(1-a')h{a}_{1}+a'{h}_{0}'$
其中，$a'$ 是抽气量的比例，${h}_{{a}_{1}}$ 是抽气的焓，$h4$ 是给水的焓，${h}_{0}'$ 是加热后的给水的焓。
步骤 3：比较两种回热器的热平衡方程
在理想情况下，假设没有热损失，两种回热器的热平衡方程可以简化为：
混合式回热器：$x=\dfrac {{h}_{{a}_{1}}^{-{h}_{4}}{{h}_{{a}_{1}}-{h}_{4}}}$
表面式换热器：$x'=\dfrac {{h}_{{a}_{1}}^{-{h}_{4}}{{h}_{{1}_{1}}-{h}_{4}}}$
步骤 4：结论
在理想情况下，两种回热器的热平衡方程相同，因此在热力学分析上没有差别。
混合式回热器中，蒸汽与水直接混合，进行热交换。其热平衡方程为：
$(1-\alpha )({h}_{{O}_{1}}-h4)=\alpha ({h}_{{O}_{1}}-{h}_{{O}_{1}})$
其中，$\alpha$ 是抽气量的比例，${h}_{{O}_{1}}$ 是抽气的焓，$h4$ 是给水的焓，${h}_{{O}_{1}}$ 是加热后的给水的焓。
步骤 2：表面式换热器的热平衡方程
表面式换热器中，蒸汽在管外冷凝，将热量传给管内的水。其热平衡方程为：
$(1-a'){h}_{{a}_{1}}+d'{h}_{4}=(1-a')h{a}_{1}+a'{h}_{0}'$
其中，$a'$ 是抽气量的比例，${h}_{{a}_{1}}$ 是抽气的焓，$h4$ 是给水的焓，${h}_{0}'$ 是加热后的给水的焓。
步骤 3：比较两种回热器的热平衡方程
在理想情况下，假设没有热损失，两种回热器的热平衡方程可以简化为：
混合式回热器：$x=\dfrac {{h}_{{a}_{1}}^{-{h}_{4}}{{h}_{{a}_{1}}-{h}_{4}}}$
表面式换热器：$x'=\dfrac {{h}_{{a}_{1}}^{-{h}_{4}}{{h}_{{1}_{1}}-{h}_{4}}}$
步骤 4：结论
在理想情况下，两种回热器的热平衡方程相同，因此在热力学分析上没有差别。