盤管換熱器相關計算-

上傳人:海盜 文檔編號:20096195 上傳時間:2021-02-08 格式:DOC 頁數:7 大?。?34.01KB
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1、一、銅盤管換熱器相關計算 條件:600kg水 6小時升溫30℃單位時間內換熱器的放熱量為q q=GCΔT=600*4.2*10^3*30/(6*3600)= 3500 w 盤管內流速1m/s,管內徑為0.007m,0.01m, 盤管內水換熱情況: 定性溫度40℃ 定性溫度50℃ 管徑0.014m Re 21244.31 Re 25179.86 管徑0.20m Re 30349.01 Re 35971.22 湍流范圍:Re=10^4~1.2*10^5 物性參數: 40℃飽和水參數。 黏度—653.3*10^-6 運動黏度—0.659 *1

2、0^-6 普朗特數—4.31 導熱系數—63.5*10^2 w/(m. ℃) 求解過程: 盤管內平均水溫40℃為定性溫度時 換熱銅管的外徑,分別取d1=0.014m d2=0.02m 努謝爾特準則為 =1.2*0.023*21244.310.84.310.4=143.4 (d1) =1.2*0.023*30349.010.84.310.4=190.7 (d2) 管內對流換熱系數為 =143.4*0.635/0.014=6503.39 (d1) =190.7*0.635/0.02=6055.63

3、 (d2) 管外對流換熱系數 格拉曉夫數準則為(Δt=10) =9.8*3.86*10^-4*10*.0163/(0.659*10^-6)2=356781.6 (d1) =9.8*3.86*10^-4*10*.0223/(0.659*10^-6)2=927492.9(d2) 其中g=9.8 N/kg 為水的膨脹系數為386*10^-6 1/K 自然對流換熱均為層流換熱(層流范圍:Gr=10^4~5.76*10^8) =0.525(356781.6*4.31)0.25=18.48755 (d1) =0.525(927492.9*4.31)0.25=23

4、.47504 (d2) 其中Pr普朗特數為4.31 對流換熱系數為 =18.48755*0.635/0.014=838.5422 (d1) =23.47504*0.635/0.014=677.5749 (d2) 其中為0.635w/(m. ℃) .傳熱系數U =1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891 U=257.0138 (d1)

5、 =1/6055.63+1/677.5749+1/393=0.004186 U=238.9191 (d2) hi-螺旋換熱器內表面?zhèn)鳠嵯禂? J/㎡s℃ ho-螺旋換熱器外表面?zhèn)鳠嵯禂? J/㎡s℃ δ-螺旋換熱器管壁厚 m δ=1m λ-管材的導熱系數 J/ms℃ λ=393W/m℃ ko-分別為管外垢層熱阻的倒數(當無垢層熱阻時ko為1) J/㎡s

6、℃ 自來水 ko=0.0002㎡℃/W 換熱器銅管長度 =3500/10/257.0138/3.14/0.014=27.1 (d1) A=1.53 =3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2 (d2) A=1.65 二、集熱面積的相關計算(間接系統) 條件:加熱600kg水,初始水溫10℃,集熱平面太陽輻照量17MJ/㎡以上,溫升30℃, =9.5㎡ 式中 —間接系統集熱器總面積,㎡ —集熱器總熱損系數,W/(㎡℃)     對平板集熱器,宜取4~6W/(㎡℃)     對真空管集

7、熱器,宜?。薄瞁/(㎡℃)取1 —環(huán)熱器傳熱系數,W/(㎡℃) —換熱器換熱面積,㎡ —直接系統集熱器總面積,㎡   —日均用水量,kg —水的定壓比熱容,kJ/(kg℃) —出水箱內水的設計溫度,℃ —水的初始溫度,℃ —太陽保證率,%;根據系統的使用期內的太陽輻照、系統經濟以用戶要求等因素綜合考慮后確定,宜為30%~80% 取1 —當地集熱采光面上的年平均日太陽輻照量kJ/㎡ —集熱器的年平均集熱效率;根均經驗值宜為0.25~0.5 取0.6 —出水箱和管路的熱損失率;根據經驗取值宜為0.20~0.30 取0.2 結論: 1) 換熱器入口流速在1 m/s

8、 左右 2) 保證換熱器內的平均溫度在40℃左右 3) 換熱器的入口壓力不低于0.2 5MPa 三、換熱器計算 1.傳熱面積 (2.1.1) A— 傳熱面積 ㎡ Q—傳熱量 J/s U—傳熱系數 J/㎡s℃ ΔT-平均溫度差 ℃ 2.平均溫度差(考慮逆流情況) (2.2.1) 其中 Tc—冷流體溫度 ℃ Th—熱流體溫度 ℃ 下標1為入口溫度,下標2為出口溫度 當≤2時,可

9、用算數平均值計算,即 (2.2.2) 3.傳熱系數U (2.3.1) hi-螺旋換熱器內表面?zhèn)鳠嵯禂? J/㎡s℃ ho-螺旋換熱器外表面?zhèn)鳠嵯禂? J/㎡s℃ δ-螺旋換熱器管壁厚 m λ-管材的導熱系數 J/ms℃ ki,ko-分別為管內外垢層熱阻的倒數(當無垢層熱阻時ki,ko均為1) J/㎡s℃ ηo-為肋面總效率(如果外表面為肋化,則ηo=1) -為換熱管的外表面積與內表面積之比; 4.螺旋管內表面?zhèn)鳠嵯禂?

10、 (2.4.1) 其中 hi—管內表面?zhèn)鳠嵯禂? J/㎡h℃ —努塞爾數 —流體導熱系數 W/mK 換熱器設計流量為:4L/min~14L/min, 管內為湍流時 實驗關聯式驗證范圍:Ref=104~1.2105,Prf=0.1~120,l/d≥60; 管內徑d為特征長度。 采用迪圖斯-貝爾特公式: (2.4.2) 加熱流體時n=0.4,冷卻流體時n=0.3 Ref-雷諾數 u

11、l/ν u-流體流速 m/s l-管徑 m ν-流體運動黏度 ㎡/s Prf-普朗特數 Cpμ/λ=ν/a 螺旋管內流體在向前運動過程中連續(xù)的改變方向,因此會在橫截面上引起二次環(huán)流而強化換熱。流體在螺旋管內的對流換熱的計算工程上一般算出平均Nu數后再乘以一個螺旋管修正系數cr。推薦: 對于氣體 對于液體 以上內容僅適用于Pr>0.6的氣體或液體,d是螺旋管的內經,R是螺旋圈的半徑 管內層流時, 推薦采用齊德-泰特公式來計算長為l的管道平均Nu數

12、 (2.4.3) 此式的定性溫度為流體平均溫度tf(但按壁溫計算),特長長度為管徑。實驗驗證范圍: Ref=104~1.2105,Prf=0.48~16700,=0.0044~9.75,≥2 5.螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂担ㄗ匀粚α鲹Q熱情況) 格拉曉夫數 (2.5.1) 螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂? (2.5.2) 其中 h-螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂? J/㎡sK Nu-螺旋管外表面努塞爾數 λ-螺旋管外流體導熱系數 W/mK l-螺旋管外徑 m 努塞爾數 (2.5.3) 其中 ρ-螺旋管外流體密度 kg/m3 α-螺旋管外流體膨脹系數 K-1 g-重力加速度 kg/s Δt-流體和管壁間的溫度差 K Pr-流體的普朗特數 Cpρν/λ Cp-流體的比熱 J/kgK ν-流體運動黏度 ㎡/s

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