盘管换热器相关计算

精品文档 1欢迎下载 一 铜盘管换热器相关计算一 铜盘管换热器相关计算 条件 条件 600kg 水 6 小时升温 30 单位时间内换热器的放热量为 q q GC T 600 4 2 10 3 30 6 3600 3500 w 盘管内流速 1m s 管内径为 0 007m 0 01m 盘管内水换热情况 定性温度 40 定性温度 50 管径 0 014m Re 21244 31Re 25179 86 管径 0 20m Re 30349 01Re 35971 22 湍流范围 Re 10 4 1 2 10 5 物性参数 物性参数 40 饱和水参数 黏度 653 3 10 6 运动黏度 0 659 10 6 普朗特数 4 31 导热系数 63 5 10 2 w m 求解过程 求解过程 盘管内平均水温 40 为定性温度时 换热铜管的外径 分别取 d1 0 014m d2 0 02m 努谢尔特准则为 1 2 0 023 21244 310 84 310 4 143 4 d1 0 4 f 8 0 ff Pr023Re 0 2 1Nu 1 2 0 023 30349 010 84 310 4 190 7 d2 0 4 f 8 0 ff Pr023Re 0 2 1Nu 管内对流换热系数为 143 4 0 635 0 014 6503 39 d1 l Nu h ff i 190 7 0 635 0 02 6055 63 d2 l Nu h ff i 管外对流换热系数 格拉晓夫数准则为 t 10 9 8 3 86 10 4 10 0163 0 659 10 6 2 356781 6 d1 23 tdgGr 9 8 3 86 10 4 10 0223 0 659 10 6 2 927492 9 d2 23 tdgGr 其中 g 9 8 N kg 为水的膨胀系数为 386 10 6 1 K 精品文档 2欢迎下载 自然对流换热均为层流换热 层流范围 Gr 10 4 5 76 10 8 0 525 356781 6 4 31 0 25 18 48755 d1 25 0 2 3 w w Pr tgl 525 0 Nu 0 525 927492 9 4 31 0 25 23 47504 d2 25 0 2 3 w w Pr tgl 525 0 Nu 其中 Pr 普朗特数为 4 31 对流换热系数为 18 48755 0 635 0 014 838 5422 d1 d Num 23 47504 0 635 0 014 677 5749 d2 d Num 其中为 0 635w m 传热系数 U 1 6503 39 1 838 5422 1 393 0 003891 oi h 1 h 1 U 1 U 257 0138 d1 1 6055 63 1 677 5749 1 393 0 004186 oi h 1 h 1 U 1 U 238 9191 d2 hi 螺旋换热器内表面传热系数 J s ho 螺旋换热器外表面传热系数 J s 螺旋换热器管壁厚 m 1m 管材的导热系数 J m s 393W m ko 分别为管外垢层热阻的倒数 当无垢层热阻时 ko为 1 J s 自来水 ko 0 0002 W 换热器铜管长度 3500 10 257 0138 3 14 0 014 27 1 d1 d q l 70 A 1 53 3500 10 238 9191 3 14 0 022 21 2 d2 d q l 70 A 1 65 精品文档 3欢迎下载 二 集热面积的相关计算 间接系统 二 集热面积的相关计算 间接系统 条件 加热 600kg 水 初始水温 10 集热平面太阳辐照量 17MJ 以上 温升 30 9 5 hxhx CLR cIN AU AUF 1AA 式中 间接系统集热器总面积 IN A 集热器总热损系数 W LRU F 对平板集热器 宜取 4 W LRU F 对真空管集热器 宜取 W 取取 1 1 LRU F 环热器传热系数 W hx U 换热器换热面积 hx A 直接系统集热器总面积 c A 1 J f tt CQ A LcdT iendww c 日均用水量 kg w Q 水的定压比热容 kJ kg w C 出水箱内水的设计温度 end t 水的初始温度 i t 太阳保证率 根据系统的使用期内的太阳辐照 系统经济以用户要求等因素综合考f 虑后确定 宜为 30 80 取取 1 1 当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量 kJ T J 集热器的年平均集热效率 根均经验值宜为 0 25 0 5 取取 0 60 6 cd 出水箱和管路的热损失率 根据经验取值宜为 0 20 0 30 取取 0 20 2 L 结论 结论 1 换热器入口流速在 1 m s 左右 2 保证换热器内的平均温度在 40 左右 3 换热器的入口压力不低于 0 2 5MPa 精品文档 4欢迎下载 三 换热器计算三 换热器计算 1 传热面积 TU Q A 2 1 1 A 传热面积 Q 传热量 J s U 传热系数 J s T 平均温度差 2 平均温度差 考虑逆流情况 c1h2 c2h1 c1h2c2h1 TT TT ln TT T T T 2 2 1 其中 Tc 冷流体温度 Th 热流体温度 下标 1 为入口温度 下标 2 为出口温度 当 2 时 可用算数平均值计算 即 c1h2 c2h1 TT TT 2 TT T T c1h2c2h1 2 2 2 3 传热系数 U A A k 11 k 1 h 1 A A h 1 U 1 i o ioooi o i 2 3 1 hi 螺旋换热器内表面传热系数 J s ho 螺旋换热器外表面传热系数 J s 螺旋换热器管壁厚 m 管材的导热系数 J m s ki ko 分别为管内外垢层热阻的倒数 当无垢层热阻时 ki ko均为 1 J s o 为肋面总效率 如果外表面为肋化 则 o 1 为换热管的外表面积与内表面积之比 i o A A 精品文档 5欢迎下载 4 螺旋管内表面传热系数 l Nu h ff i 2 4 1 其中 hi 管内表面传热系数 J h 努塞尔数 f Nu 流体导热系数 W m K f 换热器设计流量为 4L min 14L min 管内为湍流时 实验关联式验证范围 Ref 104 1 2 105 Prf 0 1 120 l d 60 管内径 d 为特征长 度 采用迪图斯 贝尔特公式 n f 8 0 ff Pr023Re 0 Nu 2 4 2 加热流体时 n 0 4 冷却流体时 n 0 3 Ref 雷诺数 u l u 流体流速 m s l 管径 m 流体运动黏度 s Prf 普朗特数 Cp a 螺旋管内流体在向前运动过程中连续的改变方向 因此会在横截面上引起二次环流而强化 换热 流体在螺旋管内的对流换热的计算工程上一般算出平均 Nu 数后再乘以一个螺旋管修 正系数 cr 推荐 对于气体 R d 1 771cr 对于液体 3 R d 10 31cr 以上内容仅适用于 Pr 0 6 的气体或液体 d 是螺旋管的内经 R 是螺旋圈的半径 管内层流时 推荐采用齐德 泰特公式来计算长为 l 的管道平均 Nu 数 14 0 w f 3 1 f f d l Re 86 1 Nu 2 4 3 此式的定性温度为流体平均温度 tf 但按壁温计算 特长长度为管径 实验验证范围 w 精品文档 6欢迎下载 Ref 104 1 2 105 Prf 0 48 16700 0 0044 9 75 2 w f 14 0 w f 3 1 f d l Re 5 螺旋管外表面传热系数 自然对流换热情况 格拉晓夫数 2 3 Tgl Gr 2 5 1 螺旋管外表面传热系数 l Nu h 2 5 2 其中 h 螺旋管外表面传热系数 J s K Nu 螺旋管外表面努塞尔数 螺旋管外流体导热系数 W m K l 螺旋管外径 m 努塞尔数 25 0 2 3 w w Pr tgl 525 0 Nu 2 5 3 其中