内容简介：: (10)申请公布号 CN 102855396 A(43)申请公布日 2013.01.02CN 102855396 A*CN102855396A*(21)申请号 201210303321.X(22)申请日 2012.08.24G06F 19/00(2006.01)(71)申请人张周卫地址 730070 甘肃省兰州市安宁区安宁西路88 号兰州交通大学环境工程学院建环系(72)发明人张周卫汪雅红张小卫(54) 发明名称双股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法(57) 摘要针对双股流螺旋缠绕管式换热器内部流动换热工艺设计计算过程，通过双股流螺旋缠绕管式换热器流速计算、双股流螺旋缠绕管式换热器雷诺数计算、双股流螺旋缠绕管式换热器普朗特数计算、双股流螺旋缠绕管式换热器总传热系数计算及有效换热高度计算五个计算过程，得到双股流螺旋缠绕管式换热器复杂管束模型及关键参数设计计算方法；计算过程中应用对数平均值法确定复杂相变换热过程进出口速度、粘度、导热系数、雷诺数、普朗特数、对流换热系数等；应用体积分率法及质量分率法求解气液两相平均速率及其它物理参数；应用有效换热高度计算法提供了迭代计算螺旋缠绕管式换热器的简便计算方法；给出了双股流螺旋缠绕管式换热器换热工艺设计计算数学模型。(51)Int.Cl.权利要求书 15 页说明书 17 页附图 1 页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 15 页说明书 17 页附图 1 页1/15 页21. 双股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法，其特征在于：双股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法包括双股流螺旋缠绕管式换热器流速计算、双股流螺旋缠绕管式换热器雷诺数计算、双股流螺旋缠绕管式换热器普朗特数计算、双股流螺旋缠绕管式换热器总传热系数计算及双股流螺旋缠绕管式换热器有效换热高度计算五个主要换热工艺计算过程。2. 根据权利要求 1 所述双股流螺旋缠绕管式换热器流速计算过程，其特征在于：壳侧计算平均体积流量Vo 平 (Vo 进Vo 出)/ln(Vo 进/ Vo 出)式中：Vo 平壳侧对数平均流量， m3/h ；Vo 进壳侧进口流量， m3/h ；Vo 出壳侧出口流量， m3/h ；vo 平Vo 平/ (3600A)式中：vo 平壳侧流体平均流速， m/s ；A壳侧通流截面面积， m2；壳侧单相流动液体体积流量VLo 平 (VLo 进VLo 出)/ln(VLo 进/ VLo 出)式中：VLo 进壳侧液体进口流量， m3/h ；VLo 出壳侧液体出口流量， m3/h ；壳侧液体流速vLo 平VLo 平/ (3600A)式中：vLo 平壳侧液体平均流速， m/s ；单相流动气体体积流量Vvo 平 (Vvo 进Vvo 出)/ln(Vvo 进/ Vvo 出)式中：Vvo 进壳侧液体进口流量， m3/h ；Vvo 出壳侧液体出口流量， m3/h ；壳侧气体流速vvo 平Vvo 平/ (3600A)式中：vvo 平壳侧气体平均流速， m/s ；壳侧两相混合流动时的平均流速vo 平=RTovLo 平+(1 RTo)vvo 平式中：RTo液体体积分率；RTo=VLo 平/(VLo 平+ Vvo 平) ；VLo 平壳侧液体平均体积流量， m3/h ；权利要求书CN 102855396 A22/15 页3Vvo 平壳侧气体平均体积流量， m3/h ；VLo 平 (VLo 进VLo 出)/ln(VLo 进/ VLo 出) ；Vvo 平 (Vvo 进Vvo 出)/ln(Vvo 进/ Vvo 出) ；螺旋管（1）内对数平均流速V1i 平 (V1i 进V1i 出)/ln(V1i 进/ V1i 出)式中：V1i 平螺旋管（1）侧对数平均流量， m3/h ；V1i 进螺旋管（1）侧进口流量， m3/h ；V1i 出螺旋管（1）侧出口流量， m3/h ；v1iV1i 平/ ain1式中：v 1i螺旋管（1）内流体流速， m/s ；a1i螺旋管（1）内管道通流截面面积， m2；n1螺旋管（1）管道数量；螺旋管（1）内两相混合流动时的平均流速v1i 平=RT1i vL1i 平+(1 RT1i)vv1i 平式中：RT1i液体体积分率；RT1i =VL1i 平/(VL1i 平+ Vv1i 平) ；VL1i 平螺旋管（1）侧液体平均体积流量， m3/h ；Vv1i 平螺旋管（1）侧气体平均体积流量， m3/h ；VL1i 平 (VL1i 进VL1i 出)/ln(VL1i 进/ VL1i 出) ；Vv1i 平 (Vv1i 进Vv1i 出)/ln(Vv1i 进/ Vv1i 出) ；螺旋管（2）内对数平均流速V2i 平 (V2i 进V2i 出)/ln(V2i 进/ V2i 出)式中：V2i 平螺旋管（2）对数平均流量， m3/h ；V2i 进螺旋管（2）进口流量， m3/h ；V2i 出螺旋管（2）出口流量， m3/h ；v 2iv2i 平/ a2in2式中：v 2i螺旋管（2）内流体流速， m/s ；a2i螺旋管（2）内管道通流截面面积， m2；n2螺旋管（2）管道数量；螺旋管（2）内两相混合流动时的平均流速v2i 平=RT2i vL2i 平+(1 RT2i)vv2i 平式中：RT2i液体体积分率；RT2i =VL2i 平/(VL2i 平+ Vv2i 平) ；权利要求书CN 102855396 A33/15 页4VL2i 平螺旋管（2）侧液体平均体积流量， m3/h ；Vv2i 平螺旋管（2）侧气体平均体积流量， m3/h ；VL2i 平 (VL2i 进VL2i 出)/ln(VL2i 进/ VL2i 出) ；Vv2i 平 (Vv2i 进Vv2i 出)/ln(Vv2i 进/ Vv2i 出) ；计算过程中采用对数平均值法按气液分相计算及混合两相流平均方法计算流速。3. 根据权利要求 1 所述的双股流螺旋缠绕管式换热器雷诺数计算过程，其特征在于：壳侧雷诺数Reovo 平o 平do/o 平式中：Reo壳侧雷诺数；v o 平壳侧流体平均流速， m/s ；o 平壳侧流体平均密度， kg/m3；do管道外径， m ；o 平壳侧流体平均粘度系数， Pa.s ；壳侧气体平均密度vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳侧气体平均密度， kg/m3；vo 进壳侧气体进口平均密度， kg/m3；vo 出壳侧气体出口平均密度， kg/m3；壳侧液体平均密度Lo 平 (Lo 进Lo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均密度， kg/m3；Lo 进壳侧液体进口平均密度， kg/m3；Lo 出壳侧液体出口平均密度， kg/m3；壳侧气液两相时的平均密度o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液相质量分率；RLo=(VLo 平/Lo 平)/(VLo 平/Lo 平+ Vvo 平/vo 平) ；VLo 平壳侧液体质量流量， m3/h ；Vvo 平壳侧气体质量流量， m3/h ；Lo 平壳侧液体平均密度， kg/m3；vo 平壳侧气体平均密度， kg/m3；壳侧气体平均粘度vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳侧气体平均粘度；权利要求书CN 102855396 A44/15 页5vo 进壳侧气体进口平均粘度， Pa.s ；vo 出壳侧气体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧液体平均粘度Lo 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均粘度；Lo 进壳侧液体进口平均粘度， Pa.s ；Lo 出壳侧液体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧气液两相平均粘度o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液相质量分率；壳侧气体雷诺数Revovvovo 平do/vo 平式中：Revo管外气体雷诺数；vvo壳侧气体流速， m/s ；vo 平壳侧气体平均密度， kg/m3；do管道外径， m ；vo 平管外气体平均粘度系数， Pa.s ；壳侧液体雷诺数ReLovLoLo 平do/Lo 平式中：ReLo管外液体雷诺数；vLo壳侧液体流速， m/s ；Lo 平壳侧液体平均密度， kg/m3；do管道外径， m ；Lo 平管外液体平均粘度系数， Pa.s ；壳侧气液两相平均雷诺数：Reo 平 ReLo RLo (1 RLo)Revo式中：Reo 平气液两相时的平均雷诺数；RLo液相质量分数；螺旋管（1）内气体雷诺数Rev1ivv1iv1i 平d1i/v1i 平式中：Rev1i螺旋管（1）内气体雷诺数；vv1i螺旋管（1）内气体流速， m/s ；v1i 平螺旋管（1）内气体平均密度， kg/m3；权利要求书CN 102855396 A55/15 页6di螺旋管（1）内径， m ；v1i 平螺旋管（1）内气体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管（1）内液体雷诺数ReL1ivL1 iL1 i 平d1 i /L1 i 平式中：ReL1i螺旋管（1）内液体雷诺数；vL1i螺旋管（1）内液体流速， m/s ；L1i 平螺旋管（1）内液体平均密度， kg/m3；d1i螺旋管（1）内径， m ；L1i 平螺旋管（1）内液体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管（1）内气液两相平均雷诺数Re1 i 平 ReL1 i RL1i (1 RL1i)Rev1i式中：Re1 i 平气液两相时的平均雷诺数；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均密度v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平螺旋管（1）内气体平均密度， kg/m3；v1i 进螺旋管（1）内气体进口平均密度， kg/m3；v1i 出螺旋管（1）内气体出口平均密度， kg/m3；螺旋管 1 内液体平均密度L1i 平 (L1i 进L1i 出)/ln(L1i 进/L1i 出)式中：L1i 平螺旋管（1）内液体平均密度， kg/m3；L1i 进螺旋管（1）内液体进口平均密度， kg/m3；L1i 出螺旋管（1）内液体出口平均密度， kg/m3；气液两相时的平均密度1i 平=RL1iL1i 平+(1 RL1i)v1i 平式中：RL1i液相质量分率；螺旋管（1）内气体平均粘度v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平螺旋管（1）内液体平均粘度， Pa.s ；v1i 进螺旋管（1）内液体进口平均粘度， Pa.s ；v1i 出螺旋管（1）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（1）内液体平均粘度L1i 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)权利要求书CN 102855396 A66/15 页7式中：L1i 平螺旋管（1）内液体平均粘度， Pa.s ；L1i 进螺旋管（1）内液体进口平均粘度， Pa.s ；L1i 出螺旋管（1）内液体出口平均粘度， Pa.s ；气液两相时的平均粘度1i 平=RL1iL1i 平+(1 RL1i)v1i 平式中：RL1i液相质量分率；螺旋管（2）内气体雷诺数Rev2ivv2iv2i 平d2i/v2i 平式中：Rev2i螺旋管（2）气体雷诺数；vv2i螺旋管（2）气体流速， m/s ；v2i 平螺旋管（2）气体平均密度， kg/m3；d2i螺旋管（2）内径， m ；v2i 平螺旋管（2）气体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管（2）内液体雷诺数ReL2ivL2iL2i 平d2i /L2i 平式中：ReL2i螺旋管（2）内液体雷诺数；vL2i螺旋管（2）内液体流速， m/s ；L2i 平螺旋管（2）内液体平均密度， kg/m3；d2i螺旋管（2）内径， m ；L2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管 2 内气液两相平均雷诺数Re2 i 平 ReL2 i RL2i (1 RL2i)Rev2i式中：Re2i 平气液两相时的平均雷诺数；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均密度v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内气体平均密度， kg/m3；v2i 进螺旋管（2）内气体进口平均密度， kg/m3；v2i 出螺旋管（2）内气体出口平均密度， kg/m3；螺旋管 2 内液体平均密度L2i 平 (L2i 进L2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均密度， kg/m3；权利要求书CN 102855396 A77/15 页8L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均密度， kg/m3；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均密度， kg/m3；螺旋管（2）内气液两相密度2 i 平L2 i RL2i (1 RL2i)v2i式中：2i 平气液两相时的平均密度， kg/m3；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均粘度v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度， Pa.s ；v2i 进螺旋管（2）内液体进口平均粘度， Pa.s ；v2i 出螺旋管（2）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（2）内液体平均粘度L2i 平 (L2i 进v2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度， Pa.s ；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均粘度， Pa.s ；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（2）内气液两相时的平均粘度2i 平=RL2iL2i 平+(1 RL2i)v2i 平式中：RL2i液相质量分率；计算过程中采用雷诺数平均值法按气液分相及混合后两相流质量分率计算。4. 根据权利要求 1 所述的双股流螺旋缠绕管式换热器普朗特数计算过程，其特征在于：壳侧普朗特数ProCpoo 平/o 平式中：Pro壳侧普朗特数；Cpo壳侧定压比热， kJ/kg ；o 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；o 平平均导热系数， kg/m3；壳侧气体平均定压比热Cpvo 平 (Cpvo 进Cpvo 出)/ln(Cpvo 进/Cpvo 出)式中：Cpvo 平壳侧气体平均密度， kJ/kg ；Cpvo 进壳侧气体进口平均密度， kJ/kg ；Cpvo 出壳侧气体出口平均密度， kJ/kg ；权利要求书CN 102855396 A88/15 页9壳侧液体平均定压比热CpLo 平 (CpLo 进CpLo 出)/ln(CpLo 进/CpLo 出)式中：CpLo 平壳侧液体平均密度， kJ/kg ；CpLo 进壳侧液体进口平均密度， kJ/kg ；CpLo 出壳侧液体出口平均密度， kJ/kg ；壳侧气液两相平均定压比热Cpo 平 =RLoCpLo 平+(1 RLo) Cpvo 平式中：RLo液体质量分率；壳侧气体平均粘度vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳侧气体平均粘度；vo 进壳侧气体进口平均粘度， Pa.s ；vo 出壳侧气体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧液体平均粘度Lo 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均粘度；Lo 进壳侧液体进口平均粘度， Pa.s ；Lo 出壳侧液体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧气液两相平均粘度o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液体质量分率；壳侧气体平均导热系数vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳程气体平均导热系数， W/(m.K) ；vo 进壳程气体进口平均导热系数， W/(m.K) ；vo 出壳程气体出口平均导热系数， W/(m.K) ；壳侧液体平均导热系数Lo 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均导热系数， W(m.K) ；Lo 进壳侧液体进口平均导热系数， W/(m.K) ；Lo 出壳侧液体出口平均导热系数， W/(m.K) ；壳侧气液两相平均导热系数权利要求书CN 102855396 A99/15 页10o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液体质量分率；壳侧气体普朗特数PrvoCpvovo 平/vo 平式中：Prvo壳侧普朗特数；Cpvo壳侧定压比热， kJ/kg ；vo 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；vo 平平均导热系数， kg/m3；壳侧液体普朗特数PrLoCpLoLo 平/Lo 平式中：PrLo壳侧普朗特数；CLpo壳侧定压比热， kJ/kg ；Lo 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；Lo 平平均导热系数， kg/m3；壳侧气液两相平均普朗特数Pro 平 PrLo RLo (1 RLo) Prvo式中：Pro 平气液两相时的平均普朗特数；RLo液相质量分数；螺旋管（1）内气体普朗特数Prv1iCpv1iv1i 平/v1i 平式中：Prv1i壳侧普朗特数；Cpv1i壳侧定压比热， kJ/kg ；v1i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；v1i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（1）内液体普朗特数PrL1iCpL1iL1i 平/L1i 平式中：PrL1i壳侧普朗特数；CpL1i壳侧定压比热， kJ/kg ；L1i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；L1i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（1）内气液两相平均普朗特数Pr1i 平 PrL1i RL1i (1 RL1i) Prv1i式中：权利要求书CN 102855396 A1010/15 页11Pr1i 平气液两相时的平均普朗特数；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均定压比热Cpv1i 平 (Cpv1i 进Cpv1i 出)/ln(Cpv1i 进/Cpv1i 出)式中：Cpv1i 平壳侧气体平均密度， kJ/kg ；Cpv1i 进壳侧气体进口平均密度， kJ/kg ；Cpv1i 出壳侧气体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（1）内液体平均定压比热CpL1i 平 (CpL1i 进CpL1i 出)/ln(CpL1i 进/CpL1i 出)式中：CpL1i 平壳侧液体平均密度， kJ/kg ；CpL1i 进壳侧液体进口平均密度， kJ/kg ；CpL1i 出壳侧液体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（1）内气液两相平均定压比热Cp1i 平CpL1i RL1i (1 RL1i) Cpv1i式中：Cp1i 平气液两相时的平均定压比热；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均粘度v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平壳侧气体平均粘度， Pa.s ；v1i 进壳侧气体进口平均粘度， Pa.s ；v1i 出壳侧气体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（1）内液体平均粘度L1i 平 (L1i 进L1i 出)/ln(L1i 进/L1i 出)式中：L1i 平壳侧液体平均粘度， Pa.s ；L1i 进壳侧液体进口平均粘度， Pa.s ；L1i 出壳侧液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（1）内气液两相平均粘度1i 平L1i RL1i (1 RL1i)v1i式中：1i 平气液两相时的平均粘度；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均导热系数v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：权利要求书CN 102855396 A1111/15 页12v1i 平壳侧气体平均导热系数， W/(m.K) ；v1i 进壳侧气体进口平均导热系数， W/(m.K) ；v1i 出壳侧气体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（1）内液体平均导热系数L1i 平 (L1i 进v1i 出)/ln(L1i 进/L1i 出)式中：L1i 平壳侧液体平均导热系数， W/(m.K) ；L1i 进壳侧液体进口平均导热系数， W/(m.K) ；L1i 出壳侧液体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（1）内气液两相平均导热系数1i 平L1i RL1i (1 RL1i)v1i式中：1i 平气液两相时的平均导热系数；RL1i液相质量分数；螺旋管（2）内气体普朗特数Prv2iCpv2iv2i 平/v2i 平式中：Prv2i壳侧普朗特数， m/s ；Cpv2i壳侧定压比热， kJ/kg ；v2i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；v2i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（2）内液体普朗特数PrL2iCpL2iL2i 平/L2i 平式中：PrL2i壳侧普朗特数， m/s ；CpL2i壳侧定压比热， kJ/kg ；L2i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；L2i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（2）内气液两相平均普朗特数Pr2i 平 PrL2i RL2i (1 RL2i) Prv2i式中：Pr2i 平气液两相时的平均普朗特数；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均定压比热Cpv2i 平 (Cpv2i 进Cpv2i 出)/ln(Cpv2i 进/Cpv2i 出)式中：Cpv2i 平螺旋管（2）内气体平均密度， kJ/kg ；Cpv2i 进螺旋管（2）内气体进口平均密度， kJ/kg ；Cpv2i 出螺旋管（2）内气体出口平均密度， kJ/kg ；权利要求书CN 102855396 A1212/15 页13螺旋管（2）内液体平均定压比热CpL2i 平 (CpL2i 进CpL2i 出)/ln(CpL2i 进/CpL2i 出)式中：CpL2i 平螺旋管（2）内液体平均密度， kJ/kg ；CpL2i 进螺旋管（2）内液体进口平均密度， kJ/kg ；CpL2i 出螺旋管（2）内液体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（2）内气液两相平均定压比热Cp2i 平CpL2i RL2i (1 RL2i) Cpv2i式中：Cp2i 平气液两相时的平均定压比热；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均粘度v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内气体平均粘度， Pa.s ；v2i 进螺旋管（2）内气体进口平均粘度， Pa.s ；v2i 出螺旋管（2）内气体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管 2 内液体平均粘度L2i 平 (L2i 进L2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度， Pa.s ；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均粘度， Pa.s ；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管 2 内气液两相平均粘度2i 平L2i RL2i (1 RL2i)v2i式中：2i 平气液两相时的平均粘度；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均导热系数v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内气体平均导热系数， W/(m.K) ；v2i 进螺旋管（2）内气体进口平均导热系数， W/(m.K) ；v2i 出螺旋管（2）内气体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（2）内液体平均导热系数L2i 平 (L2i 进v2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均导热系数， W/(m.K) ；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均导热系数， W/(m.K) ；权利要求书CN 102855396 A1313/15 页14L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（2）内气液两相平均导热系数2i 平L2i RL2i (1 RL2i)v2i式中：2i 平气液两相时的平均导热系数；RL2i液相质量分数；采用普朗特数平均值法按气液分相及混合两相流质量分率计算。5. 根据权利要求 1 所述的双股流螺旋缠绕管式换热器总传热系数计算过程，其特征在于：壳侧对流换热系数ho=Q总/(Qs/hs+Qr/hr)ho管外对流换热系数， W/(m2.K) ；Q总总体换热量， W ；Qs显热， W ；Qr潜热， W ；hs显热对流换热系数， W/(m2.K) ；hs =RLohLo+(1 RLo) hvo式中：RLo液相质量分率；hLo液体显热对流换热系数， W/(m2.K) ；hvo气体显热对流换热系数， W/(m2.K) ；hr潜热对流换热系数， W/(m2.K) ；hr=1000 1100，取hr =1100 W/(m2.K) ；对流换热系数hvo=0.296(vo 平/do)Revo 平0.609Prvo 平0.31hLo=0.296(Lo 平/do)ReLo 平0.609PrLo 平0.31计算换热量Q总= Cpo 平mt+mcro式中：m壳侧总体质量流量， kg/s ；mc气液相变质量， kg/s ；ro壳侧液体汽化潜热， kJ/kg ；Qs=(CpLo 平mLo 平+ Cpvo 平mvo 平)t式中：mLo 平壳侧液体质量流量， kg/s ；mLo 平 (mLo 进mLo 出)/ln(mLo 进/ mLo 出)mvo 平壳侧气体质量流量， kg/s ；mvo 平 (mvo 进mvo 出)/ln(mvo 进/ mvo 出)Qr= Q总 Qs权利要求书CN 102855396 A1414/15 页15螺旋管（1）内对流换热系数h1i=0.037(li 平/dli)(Reli 平0.75)Prli 平0.42螺旋管 2 内对流换热系数h2i=0.037(2i 平/d2i)(Re2i 平0.75)Pr2i 平0.42螺旋管（1）对应总传热系数K1=1/(1/ho+R1o+1d1o/(1d1m)+R1id1o/d1i+d1o/(h1id1i)式中：K1螺旋管（1）总传热系数， W/(m2.K) ；ho壳侧对流换热系数， W/(m2.K) ；h1i螺旋管（1）内侧对流换热系数， W/(m2.K) ；R1o壳侧外壁热垢系数， W/(m2.K) ；R1i螺旋管（1）内壁热垢系数， W/(m2.K) ；1螺旋管（1）管壁导热系数， W/(m.K) ；1螺旋管（1）管道壁厚， m ；d1m螺旋管（1）管道中径， m ；d1o螺旋管（1）管道外径， m ；d1i螺旋管（1）管道内径， m ；螺旋管（2）对应总传热系数K2=1/(1/ho+Ro+2do/(dm)+Rido/di+do/(h2idi)式中：K2螺旋管（2）总传热系数， W/(m2.K) ；ho壳侧对流换热系数， W/(m2.K) ；h2i螺旋管（2）内侧对流换热系数， W/(m2.K) ；R2o壳侧外壁热垢系数， W/(m2.K) ；R2i螺旋管（2）内壁热垢系数， W/(m2.K) ；2螺旋管（2）管壁导热系数， W/(m.K) ；2螺旋管（2）管道壁厚， m ；d2m螺旋管（2）管道中径， m ；d2o螺旋管（2）管道外径， m ；d2i螺旋管（2）管道内径， m ；采用对流换热系数平均值法按气液分相及显热与潜热独立计算方法。6. 根据权利要求 1 所述的双股流螺旋缠绕管式换热器有效换热高度计算过程，其特征在于：螺旋缠绕管式换热器内总传热量Q总=A总K总t式中：t对数平均温差， K ；螺旋管 1 总传热面积A1 总 = Q1 总/(K1 总t1)权利要求书CN 102855396 A1515/15 页16螺旋管（1）长度l1=A1 总/(n1d1m)式中：l1螺旋管（1）长度；螺旋管（2）总传热面积A2 总 = Q2 总/(K2 总t2)螺旋管（2）长度l2=A2 总/(n2d2m)式中：l2螺旋管（2）长度；l1l2时计算过程结束；换热器有效换热高度l 3l1sinal2sina式中：a螺旋管上升角；l1l2时重新调整螺旋管进口流速v1i、v2i值大小，并重新计算整个流程，直至l1=l2时完成换热工艺计算过程。权利要求书CN 102855396 A161/17 页17双股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法技术领域0001 本发明涉及一种双股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法，主要应用于气体低温液化分离领域，包括 -161天然气低温液化、 -197空气低温液化分离、 -197低温液氮洗工艺、 -70低温甲醇洗工艺等气体低温净化、低温液化分离技术领域。背景技术0002 双股流螺旋缠绕管式换热器是一种换热管道经层层缠绕后形成的一种双管束螺旋盘管型热交换设备，主要由螺旋管（1）、螺旋管（2）、壳体（3）、芯筒（4）、支撑（5）等主要部件构成，为缠绕管式换热器中较基础的双股流换热器，主要用于管程存在较大温差的流体换热过程。双股流螺旋缠绕管式换热器以其结构紧凑，单位容积具有较大的传热面积，传热管的热膨胀可自行补偿，容易实现大型化，可减少设备台数等优点成为天然气液化、低温空分、低温甲醇洗等低温净化、液化工艺中的重要设备。由于双股流螺旋缠绕管式换热器大多应用于低温环境，内部管道缠绕复杂，没有通用设计标准，也没有统一的换热工艺设计计算方法，随着工艺流程或物性参数特点不同而存在较大差别，因此给双股流螺旋缠绕管式换热器标准化过程带来了困难。此外，由于双股流螺旋缠绕管式换热器螺旋管（1）、螺旋管（2）缠绕方法很多，没有统一的管道缠绕模式及理论设计计算方法用于计算机辅助计算过程，给双股流螺旋缠绕管式换热器的科学计算过程带来了障碍。为更好地解决双股流螺旋缠绕管式换热器的标准化及科学计算问题，本发明从双股流螺旋缠绕管式换热器换热工艺设计计算出发，给出了一种双股流螺旋缠绕管式换热器的简捷设计计算方法。发明内容0003 双股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法，包括双股流螺旋缠绕管式换热器流速计算、双股流螺旋缠绕管式换热器雷诺数计算、双股流螺旋缠绕管式换热器普朗特数计算、双股流螺旋缠绕管式换热器总传热系数计算及双股流螺旋缠绕管式换热器有效换热高度计算五个主要换热工艺计算过程。0004 本发明的技术解决方案：1. 双股流螺旋缠绕管式换热器流速计算过程壳侧计算平均体积流量Vo 平 (Vo 进Vo 出)/ln(Vo 进/ Vo 出)式中：Vo 平壳侧对数平均流量， m3/h ；Vo 进壳侧进口流量， m3/h ；Vo 出壳侧出口流量， m3/h ；vo 平Vo 平/ (3600A)式中：vo 平壳侧流体平均流速， m/s ；说明书CN 102855396 A172/17 页18A壳侧通流截面面积， m2；壳侧单相流动液体体积流量VLo 平 (VLo 进VLo 出)/ln(VLo 进/ VLo 出)式中：VLo 进壳侧液体进口流量， m3/h ；VLo 出壳侧液体出口流量， m3/h ；壳侧液体流速vLo 平VLo 平/ (3600A)式中：vLo 平壳侧液体平均流速， m/s ；单相流动气体体积流量Vvo 平 (Vvo 进Vvo 出)/ln(Vvo 进/ Vvo 出)式中：Vvo 进壳侧液体进口流量， m3/h ；Vvo 出壳侧液体出口流量， m3/h ；壳侧气体流速vvo 平Vvo 平/ (3600A)式中：vvo 平壳侧气体平均流速， m/s ；壳侧两相混合流动时的平均流速vo 平=RTovLo 平+(1 RTo)vvo 平式中：RTo液体体积分率；RTo=VLo 平/(VLo 平+ Vvo 平) ；VLo 平壳侧液体平均体积流量， m3/h ；Vvo 平壳侧气体平均体积流量， m3/h ；VLo 平 (VLo 进VLo 出)/ln(VLo 进/ VLo 出) ；Vvo 平 (Vvo 进Vvo 出)/ln(Vvo 进/ Vvo 出) ；螺旋管（1）内对数平均流速V1i 平 (V1i 进V1i 出)/ln(V1i 进/ V1i 出)式中：V1i 平螺旋管（1）侧对数平均流量， m3/h ；V1i 进螺旋管（1）侧进口流量， m3/h ；V1i 出螺旋管（1）侧出口流量， m3/h ；v1iV1i 平/ ain1式中：v 1i螺旋管（1）内流体流速， m/s ；a1i螺旋管（1）内管道通流截面面积， m2；n1螺旋管（1）管道数量；说明书CN 102855396 A183/17 页19螺旋管（1）内两相混合流动时的平均流速v1i 平=RT1i vL1i 平+(1 RT1i)vv1i 平式中：RT1i液体体积分率；RT1i =VL1i 平/(VL1i 平+ Vv1i 平) ；VL1i 平螺旋管（1）侧液体平均体积流量， m3/h ；Vv1i 平螺旋管（1）侧气体平均体积流量， m3/h ；VL1i 平 (VL1i 进VL1i 出)/ln(VL1i 进/ VL1i 出) ；Vv1i 平 (Vv1i 进Vv1i 出)/ln(Vv1i 进/ Vv1i 出) ；螺旋管（2）内对数平均流速V2i 平 (V2i 进V2i 出)/ln(V2i 进/ V2i 出)式中：V2i 平螺旋管（2）对数平均流量， m3/h ；V2i 进螺旋管（2）进口流量， m3/h ；V2i 出螺旋管（2）出口流量， m3/h ；v 2iv2i 平/ a2in2式中：v 2i螺旋管（2）内流体流速， m/s ；a2i螺旋管（2）内管道通流截面面积， m2；n2螺旋管（2）管道数量；螺旋管（2）内两相混合流动时的平均流速v2i 平=RT2i vL2i 平+(1 RT2i)vv2i 平式中：RT2i液体体积分率；RT2i =VL2i 平/(VL2i 平+ Vv2i 平) ；VL2i 平螺旋管（2）侧液体平均体积流量， m3/h ；Vv2i 平螺旋管（2）侧气体平均体积流量， m3/h ；VL2i 平 (VL2i 进VL2i 出)/ln(VL2i 进/ VL2i 出) ；Vv2i 平 (Vv2i 进Vv2i 出)/ln(Vv2i 进/ Vv2i 出) ；计算过程中采用对数平均值法按气液分相及混合两相流平均方法计算流速；2. 双股流螺旋缠绕管式换热器雷诺数计算过程壳侧雷诺数Reovo 平o 平do/o 平式中：Reo壳侧雷诺数；v o 平壳侧流体平均流速， m/s ；o 平壳侧流体平均密度， kg/m3；do管道外径， m ；o 平壳侧流体平均粘度系数， Pa.s ；说明书CN 102855396 A194/17 页20壳侧气体平均密度vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳侧气体平均密度， kg/m3；vo 进壳侧气体进口平均密度， kg/m3；vo 出壳侧气体出口平均密度， kg/m3；壳侧液体平均密度Lo 平 (Lo 进Lo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均密度， kg/m3；Lo 进壳侧液体进口平均密度， kg/m3；Lo 出壳侧液体出口平均密度， kg/m3；壳侧气液两相时的平均密度o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液相质量分率；RLo=(VLo 平/Lo 平)/(VLo 平/Lo 平+ Vvo 平/vo 平) ；VLo 平壳侧液体质量流量， m3/h ；Vvo 平壳侧气体质量流量， m3/h ；Lo 平壳侧液体平均密度， kg/m3；vo 平壳侧气体平均密度， kg/m3；壳侧气体平均粘度vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳侧气体平均粘度；vo 进壳侧气体进口平均粘度， Pa.s ；vo 出壳侧气体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧液体平均粘度Lo 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均粘度；Lo 进壳侧液体进口平均粘度， Pa.s ；Lo 出壳侧液体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧气液两相平均粘度o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液相质量分率；壳侧气体雷诺数Revovvovo 平do/vo 平说明书CN 102855396 A205/17 页21式中：Revo管外气体雷诺数；vvo壳侧气体流速， m/s ；vo 平壳侧气体平均密度， kg/m3；do管道外径， m ；vo 平管外气体平均粘度系数， Pa.s ；壳侧液体雷诺数ReLovLoLo 平do/Lo 平式中：ReLo管外液体雷诺数；vLo壳侧液体流速， m/s ；Lo 平壳侧液体平均密度， kg/m3；do管道外径， m ；Lo 平管外液体平均粘度系数， Pa.s ；壳侧气液两相平均雷诺数：Reo 平 ReLo RLo (1 RLo)Revo式中：Reo 平气液两相时的平均雷诺数；RLo液相质量分数；螺旋管（1）内气体雷诺数Rev1ivv1iv1i 平d1i/v1i 平式中：Rev1i螺旋管（1）内气体雷诺数；vv1i螺旋管（1）内气体流速， m/s ；v1i 平螺旋管（1）内气体平均密度， kg/m3；di螺旋管（1）内径， m ；v1i 平螺旋管（1）内气体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管（1）内液体雷诺数ReL1ivL1 iL1 i 平d1 i /L1 i 平式中：ReL1i螺旋管（1）内液体雷诺数；vL1i螺旋管（1）内液体流速， m/s ；L1i 平螺旋管（1）内液体平均密度， kg/m3；d1i螺旋管（1）内径， m ；L1i 平螺旋管（1）内液体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管（1）内气液两相平均雷诺数Re1 i 平 ReL1 i RL1i (1 RL1i)Rev1i式中：Re1 i 平气液两相时的平均雷诺数；说明书CN 102855396 A216/17 页22RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均密度v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平螺旋管（1）内气体平均密度， kg/m3；v1i 进螺旋管（1）内气体进口平均密度， kg/m3；v1i 出螺旋管（1）内气体出口平均密度， kg/m3；螺旋管 1 内液体平均密度L1i 平 (L1i 进L1i 出)/ln(L1i 进/L1i 出)式中：L1i 平螺旋管（1）内液体平均密度， kg/m3；L1i 进螺旋管（1）内液体进口平均密度， kg/m3；L1i 出螺旋管（1）内液体出口平均密度， kg/m3；气液两相时的平均密度1i 平=RL1iL1i 平+(1 RL1i)v1i 平式中：RL1i液相质量分率；螺旋管（1）内气体平均粘度v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平螺旋管（1）内液体平均粘度， Pa.s ；v1i 进螺旋管（1）内液体进口平均粘度， Pa.s ；v1i 出螺旋管（1）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（1）内液体平均粘度L1i 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：L1i 平螺旋管（1）内液体平均粘度， Pa.s ；L1i 进螺旋管（1）内液体进口平均粘度， Pa.s ；L1i 出螺旋管（1）内液体出口平均粘度， Pa.s ；气液两相时的平均粘度1i 平=RL1iL1i 平+(1 RL1i)v1i 平式中：RL1i液相质量分率；螺旋管（2）内气体雷诺数Rev2ivv2iv2i 平d2i/v2i 平式中：Rev2i螺旋管（2）气体雷诺数；vv2i螺旋管（2）气体流速， m/s ；v2i 平螺旋管（2）气体平均密度， kg/m3；说明书CN 102855396 A227/17 页23d2i螺旋管（2）内径， m ；v2i 平螺旋管（2）气体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管（2）内液体雷诺数ReL2ivL2iL2i 平d2i /L2i 平式中：ReL2i螺旋管（2）内液体雷诺数；vL2i螺旋管（2）内液体流速， m/s ；L2i 平螺旋管（2）内液体平均密度， kg/m3；d2i螺旋管（2）内径， m ；L2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度系数， Pa.s ；螺旋管 2 内气液两相平均雷诺数Re2 i 平 ReL2 i RL2i (1 RL2i)Rev2i式中：Re2i 平气液两相时的平均雷诺数；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均密度v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内气体平均密度， kg/m3；v2i 进螺旋管（2）内气体进口平均密度， kg/m3；v2i 出螺旋管（2）内气体出口平均密度， kg/m3；螺旋管 2 内液体平均密度L2i 平 (L2i 进L2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均密度， kg/m3；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均密度， kg/m3；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均密度， kg/m3；螺旋管（2）内气液两相密度2 i 平L2 i RL2i (1 RL2i)v2i式中：2i 平气液两相时的平均密度， kg/m3；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均粘度v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度， Pa.s ；v2i 进螺旋管（2）内液体进口平均粘度， Pa.s ；v2i 出螺旋管（2）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（2）内液体平均粘度说明书CN 102855396 A238/17 页24L2i 平 (L2i 进v2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度， Pa.s ；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均粘度， Pa.s ；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（2）内气液两相时的平均粘度2i 平=RL2iL2i 平+(1 RL2i)v2i 平式中：RL2i液相质量分率；计算过程中采用雷诺数平均值法按气液分相及混合后两相流质量分率计算；3. 双股流螺旋缠绕管式换热器普朗特数计算过程壳侧普朗特数ProCpoo 平/o 平式中：Pro壳侧普朗特数；Cpo壳侧定压比热， kJ/kg ；o 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；o 平平均导热系数， kg/m3；壳侧气体平均定压比热Cpvo 平 (Cpvo 进Cpvo 出)/ln(Cpvo 进/Cpvo 出)式中：Cpvo 平壳侧气体平均密度， kJ/kg ；Cpvo 进壳侧气体进口平均密度， kJ/kg ；Cpvo 出壳侧气体出口平均密度， kJ/kg ；壳侧液体平均定压比热CpLo 平 (CpLo 进CpLo 出)/ln(CpLo 进/CpLo 出)式中：CpLo 平壳侧液体平均密度， kJ/kg ；CpLo 进壳侧液体进口平均密度， kJ/kg ；CpLo 出壳侧液体出口平均密度， kJ/kg ；壳侧气液两相平均定压比热Cpo 平 =RLoCpLo 平+(1 RLo) Cpvo 平式中：RLo液体质量分率；壳侧气体平均粘度vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳侧气体平均粘度；vo 进壳侧气体进口平均粘度， Pa.s ；说明书CN 102855396 A249/17 页25vo 出壳侧气体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧液体平均粘度Lo 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均粘度；Lo 进壳侧液体进口平均粘度， Pa.s ；Lo 出壳侧液体出口平均粘度， Pa.s ；壳侧气液两相平均粘度o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液体质量分率；壳侧气体平均导热系数vo 平 (vo 进vo 出)/ln(vo 进/vo 出)式中：vo 平壳程气体平均导热系数， W/(m.K) ；vo 进壳程气体进口平均导热系数， W/(m.K) ；vo 出壳程气体出口平均导热系数， W/(m.K) ；壳侧液体平均导热系数Lo 平 (Lo 进vo 出)/ln(Lo 进/Lo 出)式中：Lo 平壳侧液体平均导热系数， W(m.K) ；Lo 进壳侧液体进口平均导热系数， W/(m.K) ；Lo 出壳侧液体出口平均导热系数， W/(m.K) ；壳侧气液两相平均导热系数o 平=RLoLo 平+(1 RLo)vo 平式中：RLo液体质量分率；壳侧气体普朗特数PrvoCpvovo 平/vo 平式中：Prvo壳侧普朗特数；Cpvo壳侧定压比热， kJ/kg ；vo 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；vo 平平均导热系数， kg/m3；壳侧液体普朗特数PrLoCpLoLo 平/Lo 平式中：PrLo壳侧普朗特数；CLpo壳侧定压比热， kJ/kg ；说明书CN 102855396 A2510/17 页26Lo 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；Lo 平平均导热系数， kg/m3；壳侧气液两相平均普朗特数Pro 平 PrLo RLo (1 RLo) Prvo式中：Pro 平气液两相时的平均普朗特数；RLo液相质量分数；螺旋管（1）内气体普朗特数Prv1iCpv1iv1i 平/v1i 平式中：Prv1i壳侧普朗特数；Cpv1i壳侧定压比热， kJ/kg ；v1i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；v1i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（1）内液体普朗特数PrL1iCpL1iL1i 平/L1i 平式中：PrL1i壳侧普朗特数；CpL1i壳侧定压比热， kJ/kg ；L1i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；L1i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（1）内气液两相平均普朗特数Pr1i 平 PrL1i RL1i (1 RL1i) Prv1i式中：Pr1i 平气液两相时的平均普朗特数；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均定压比热Cpv1i 平 (Cpv1i 进Cpv1i 出)/ln(Cpv1i 进/Cpv1i 出)式中：Cpv1i 平壳侧气体平均密度， kJ/kg ；Cpv1i 进壳侧气体进口平均密度， kJ/kg ；Cpv1i 出壳侧气体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（1）内液体平均定压比热CpL1i 平 (CpL1i 进CpL1i 出)/ln(CpL1i 进/CpL1i 出)式中：CpL1i 平壳侧液体平均密度， kJ/kg ；CpL1i 进壳侧液体进口平均密度， kJ/kg ；CpL1i 出壳侧液体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（1）内气液两相平均定压比热说明书CN 102855396 A2611/17 页27Cp1i 平CpL1i RL1i (1 RL1i) Cpv1i式中：Cp1i 平气液两相时的平均定压比热；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均粘度v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平壳侧气体平均粘度， Pa.s ；v1i 进壳侧气体进口平均粘度， Pa.s ；v1i 出壳侧气体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（1）内液体平均粘度L1i 平 (L1i 进L1i 出)/ln(L1i 进/L1i 出)式中：L1i 平壳侧液体平均粘度， Pa.s ；L1i 进壳侧液体进口平均粘度， Pa.s ；L1i 出壳侧液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管（1）内气液两相平均粘度1i 平L1i RL1i (1 RL1i)v1i式中：1i 平气液两相时的平均粘度；RL1i液相质量分数；螺旋管（1）内气体平均导热系数v1i 平 (v1i 进v1i 出)/ln(v1i 进/v1i 出)式中：v1i 平壳侧气体平均导热系数， W/(m.K) ；v1i 进壳侧气体进口平均导热系数， W/(m.K) ；v1i 出壳侧气体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（1）内液体平均导热系数L1i 平 (L1i 进v1i 出)/ln(L1i 进/L1i 出)式中：L1i 平壳侧液体平均导热系数， W/(m.K) ；L1i 进壳侧液体进口平均导热系数， W/(m.K) ；L1i 出壳侧液体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（1）内气液两相平均导热系数1i 平L1i RL1i (1 RL1i)v1i式中：1i 平气液两相时的平均导热系数；RL1i液相质量分数；螺旋管（2）内气体普朗特数说明书CN 102855396 A2712/17 页28Prv2iCpv2iv2i 平/v2i 平式中：Prv2i壳侧普朗特数， m/s ；Cpv2i壳侧定压比热， kJ/kg ；v2i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；v2i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（2）内液体普朗特数PrL2iCpL2iL2i 平/L2i 平式中：PrL2i壳侧普朗特数， m/s ；CpL2i壳侧定压比热， kJ/kg ；L2i 平壳侧平均粘度系数， Pa.s ；L2i 平平均导热系数， kg/m3；螺旋管（2）内气液两相平均普朗特数Pr2i 平 PrL2i RL2i (1 RL2i) Prv2i式中：Pr2i 平气液两相时的平均普朗特数；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均定压比热Cpv2i 平 (Cpv2i 进Cpv2i 出)/ln(Cpv2i 进/Cpv2i 出)式中：Cpv2i 平螺旋管（2）内气体平均密度， kJ/kg ；Cpv2i 进螺旋管（2）内气体进口平均密度， kJ/kg ；Cpv2i 出螺旋管（2）内气体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（2）内液体平均定压比热CpL2i 平 (CpL2i 进CpL2i 出)/ln(CpL2i 进/CpL2i 出)式中：CpL2i 平螺旋管（2）内液体平均密度， kJ/kg ；CpL2i 进螺旋管（2）内液体进口平均密度， kJ/kg ；CpL2i 出螺旋管（2）内液体出口平均密度， kJ/kg ；螺旋管（2）内气液两相平均定压比热Cp2i 平CpL2i RL2i (1 RL2i) Cpv2i式中：Cp2i 平气液两相时的平均定压比热；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均粘度v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内气体平均粘度， Pa.s ；说明书CN 102855396 A2813/17 页29v2i 进螺旋管（2）内气体进口平均粘度， Pa.s ；v2i 出螺旋管（2）内气体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管 2 内液体平均粘度L2i 平 (L2i 进L2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均粘度， Pa.s ；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均粘度， Pa.s ；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均粘度， Pa.s ；螺旋管 2 内气液两相平均粘度2i 平L2i RL2i (1 RL2i)v2i式中：2i 平气液两相时的平均粘度；RL2i液相质量分数；螺旋管（2）内气体平均导热系数v2i 平 (v2i 进v2i 出)/ln(v2i 进/v2i 出)式中：v2i 平螺旋管（2）内气体平均导热系数， W/(m.K) ；v2i 进螺旋管（2）内气体进口平均导热系数， W/(m.K) ；v2i 出螺旋管（2）内气体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（2）内液体平均导热系数L2i 平 (L2i 进v2i 出)/ln(L2i 进/L2i 出)式中：L2i 平螺旋管（2）内液体平均导热系数， W/(m.K) ；L2i 进螺旋管（2）内液体进口平均导热系数， W/(m.K) ；L2i 出螺旋管（2）内液体出口平均导热系数， W/(m.K) ；螺旋管（2）内气液两相平均导热系数2i 平L2i RL2i (1 RL2i)v2i式中：2i 平气液两相时的平均导热系数；RL2i液相质量分数；采用普朗特数平均值法按气液分相及混合两相流质量分率计算；4. 双股流螺旋缠绕管式换热器总传热系数计算过程壳侧对流换热系数ho=Q总/(Qs/hs+Qr/hr)ho管外对流换热系数， W/(m2.K) ；Q总总体换热量， W ；Qs显热， W ；Qr潜热， W ；hs显热对流换热系数， W/(m2.K) ；说明书CN 102855396 A2914/17 页30hs =RLohLo+(1 RLo) hvo式中：RLo液相质量分率；hLo液体显热对流换热系数， W/(m2.K) ；hvo气体显热对流换热系数， W/(m2.K) ；hr潜热对流换热系数， W/(m2.K) ；hr=1000 1100，取hr =1100 W/(m2.K) ；对流换热系数hvo=0.296(vo 平/do)Revo 平0.609Prvo 平0.31hLo=0.296(Lo 平/do)ReLo 平0.609PrLo 平0.31计算换热量Q总= Cpo 平mt+mcro式中：m壳侧总体质量流量， kg/s ；mc气液相变质量， kg/s ；ro壳侧液体汽化潜热， kJ/kg ；Qs=(CpLo 平mLo 平+ Cpvo 平mvo 平)t式中：mLo 平壳侧液体质量流量， kg/s ；mLo 平 (mLo 进mLo 出)/ln(mLo 进/ mLo 出)mvo 平壳侧气体质量流量， kg/s ；mvo 平 (mvo 进mvo 出)/ln(mvo 进/ mvo 出)Qr= Q总 Qs螺旋管（1）内对流换热系数h1i=0.037(li 平/dli)(Reli 平0.75)Prli 平0.42螺旋管

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