選擇恰當(dāng)?shù)牧魉賹?duì)熱交換器的正常操作具有重要的意義。因?yàn)樵谝话闱闆r下,流速的增加將使換熱系數(shù)隨之劇增,但是增加流速將使流動(dòng)阻力也隨之增大,且其增加的速率遠(yuǎn)超過換熱系數(shù)的增加速率。例如同在湍流狀態(tài)下比較,管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的:c,管外流動(dòng)時(shí)的a.ca5,而△poc入”,對(duì)層流狀態(tài)及過渡狀態(tài)進(jìn)行分析之后也可得到類似的結(jié)果因此,所選擇的流速要盡量使流體呈湍流狀態(tài),以保證設(shè)備在較大的傳熱系數(shù)下進(jìn)行熱交換,為避免產(chǎn)生過大的壓降,才不得不選用層流狀態(tài)下的流速。而流速的最大值又是由允許的壓降所決定的,當(dāng)允許的壓降已經(jīng)限定,則最大流速就可由阻力公式計(jì)算出來。如果所允許的壓降不是由生產(chǎn)條件來決定,則可根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定最佳流速(或最經(jīng)濟(jì)流速),這時(shí)設(shè)備的投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用之和最低。
此外,在考慮最佳流速時(shí)并未計(jì)入所有因素的限制,這些因素中最主要的是機(jī)械條件與結(jié)構(gòu)要求。所謂機(jī)械條件的限制是指流速的提高應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生水力沖擊、振動(dòng)以及沖蝕等現(xiàn)象。至于在結(jié)構(gòu)上則應(yīng)注意到:當(dāng)速度提得很高時(shí),所需的管數(shù)少了,這時(shí)為了要保證所需的傳熱面積,就必須增大管子的長(zhǎng)度或增加程數(shù)。前已提到,長(zhǎng)管不便于拆換和清洗,增加程數(shù)
則使構(gòu)造復(fù)雜,并在無相變的熱交換器中引起平均溫差的降低,因此實(shí)際上所選用的流速常低于最佳流速。至于流速的低限,就一般流體來說,則應(yīng)能保持在湍流范圍之內(nèi)。
還須注意,只有提高換熱系數(shù)低的那一側(cè)的流速,才能對(duì)換熱系數(shù)的增加產(chǎn)生顯著的影響。
因而流速的選擇必須視不同情況而定。附錄F列出了選擇流速時(shí)的一些參考值。