[制冷網(wǎng)]換熱表面的污垢會使傳熱惡化，且隨著強(qiáng)化換熱技術(shù)的應(yīng)用，污垢熱阻對傳熱過程的影響更加明顯，因此冷凝器冷卻水側(cè)污垢熱阻值的選取便成了水冷式冷水機(jī)組優(yōu)化設(shè)計的主要問題之一。冷卻水污垢熱阻的數(shù)值通常是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值或是文獻(xiàn)、規(guī)范等確定，如根據(jù)HTRI/TEMA Joint Committee 推薦的污垢熱阻[1]，河水的污垢熱阻值是3.52× 10-4～5.28×10-4 m2·℃/W，而根據(jù)《工業(yè)循環(huán)水處理設(shè)計規(guī)范》(GB50050-95)[2]，敞開式循環(huán)水系統(tǒng)的污垢熱阻值為1.71× 10-4～3.44×10-4 m2·℃/W。由于不同參考資料給出的污垢熱阻的數(shù)值變化較大，給實際的設(shè)計工作帶來了困難。另外不同河流、不同區(qū)段、在不同季節(jié)時冷卻水所形成的污垢也有所不同，因此我們擬采用試驗方法，選用在珠江三角洲地區(qū)被廣泛用作冷卻水的珠江水為試驗工質(zhì)進(jìn)行冷卻水污垢熱阻的試驗，試驗是在6月到10月期間進(jìn)行。冷卻水污垢熱阻的影響因素主要是溫度、流速和水質(zhì)。由參考文獻(xiàn)[1]分析，冷卻水溫度低于50℃時溫度對污垢熱阻的影響可忽略。因此主要研究冷卻水流速對污垢熱阻的影響，為冷凝器的設(shè)計提供較具體的污垢熱阻數(shù)據(jù)。
1 試驗原理及試驗裝置
1.1 試驗原理
由傳熱學(xué)法測量污垢熱阻Rf，即
通過計算冷凝器換熱管兩側(cè)的換熱系數(shù)和總的傳熱系數(shù)，從分離出污垢熱阻。本試驗采用實際的水冷式冷水機(jī)組，制冷量是30kW，制冷劑為HCFC-22。冷凝器是兩回程的管殼式換熱器，管內(nèi)徑是0.0117m，銅管數(shù)目是38根。對管外側(cè)冷凝的HCFC-22，可不考慮污垢熱阻。HCFC-22的冷凝換熱系數(shù)ac,fz為[3]：
在換熱管的內(nèi)側(cè)流動的冷卻水處于旺盛的紊流，其對流換熱系數(shù)與該側(cè)流體的狀態(tài)參數(shù)、物性參數(shù)和換熱管的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，通過測量流體流速、進(jìn)出口溫度就可以由經(jīng)驗公式計算出相應(yīng)條件下的換熱系數(shù)。冷凝器總的傳熱系數(shù)可以由其總的換熱量、換熱面積和對數(shù)平均換熱溫度計算得出。因此，在實驗室條件下可以通過測量溫度、流速和壓力等參數(shù)來確定aw,ac,fz和KI，進(jìn)而就可以得出冷凝器冷卻水側(cè)的動態(tài)污垢熱阻Rf。
1.2 試驗裝置
試驗裝置是由兩部分組成：一是冷水機(jī)組，二是計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。如圖1所示，冷水機(jī)組又分為制冷劑回路、冷卻水回路冷凍水回路。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集冷水機(jī)中三個回路的不同物理量，即冷卻水流量和出入口溫度、冷凍水流量和出入口溫度、冷凝壓力，輸入到計算機(jī)并根據(jù)上述試驗原理和公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出各個時刻的污垢熱阻，并監(jiān)控試驗各個階段。
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