盘管换热器相关计算精编版

1、最新资料推荐一、铜盘管换热器相关计算条件：600kg水6小时升温30 C 单位时间内换热器的放热量为qq=GC T=600*4.2*10A3*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 C定性温度50 C管径0.014mRe 21244.31Re 25179.86管径0.20mRe 30349.01Re 35971.22湍流范围：Re=10A41.2*10A5物性参数：40 C饱和水参数。黏度一653.3*10A-6 运动黏度一0.659 *10八-6 普朗特数一4.31 导热系数63.5*1QA2 w/(m

2、. C)求解过程：盘管内平均水温 40 C为定性温度时换热铜管的外径，分别取 d1=0.014md2=0.02m努谢尔特准则为NUf1.2*0.023Ref 0.8Prf0.4= 1.2*0.023*21244.310.84.310.4=143.4(d1)NUf1.2*0.023Ref 0.8Prf0.4= 1.2*0.023*30349.010.84.310.4=190.7(d2)管内对流换热系数为,Nu f 込hjfL =143.4*0.635/0.014=6503.39,Nu f 站hjf=190.7*0.635/0.02=6055.63管外对流换热系数格拉晓夫数准则为(At=10)Gr

3、 ng ： ：td3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.016(d1)(d2)32/(0.659*10A-6) =356781.6(d1)1132/(0.659*10A-6) =927492.9 (d2)Gr：td3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.022 其中 g=9.8 N/kg:为水的膨胀系数为 386*10A-61/K自然对流换热均为层流换热Nuw =0.525（层流范围:0.25PrGr=10A45.76*10A8 )0 25=0.525(356781.6*4.31) ' =18.48755(di)Nu w = 0.5250.25PrJ=0.525(

4、927492.9*4.31) °.25=23.47504(d2)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)=23.47504*0.635/0.014=677.5749(d2)其中为 0.635w/(m. C).传热系数U1 1 16=+-=1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891U hi hoU=257.0138(d1)1 1 1d- +-=1/6055.63+1/677.5749+1/393=0.004186U hi ho扎U= 238.9191(d2)hi 螺旋换热器内表面传热系数J

5、/ m2 s -°Cho 螺旋换热器外表面传热系数J/ m2 s C8螺旋换热器管壁厚m3=1m入管材的导热系数J/m s C Q393W/m Cko分别为管外垢层热阻的倒数（当无垢层热阻时ko为1）J/ m s C自来水me /wko=0.0002换热器铜管长度lq =3500/10/257.0138/3.14/0.014=27.170：d(d1)A=1.53q70：二d=3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2(d2)A=1.65二、集热面积的相关计算（间接系统）条件：加热600kg水，初始水温10C，集热平面太阳辐照量 17MJ/怦以上，温升30C,A

6、in = Ac ，1 +AC = 9.5 m2I Uhx Ahx /式中A in 间接系统集热器总面积，mFr U l 集热器总热损系数，w/（mc）对平板集热器，FrUl宜取46 W/（mc）对真空管集热器，FrUl宜取12 W/（mc） 取1U hx 环热器传热系数， w/（mc）Ahx 换热器换热面积，mAc 直接系统集热器总面积，m人。二QwCw（tendJt cd（1 - l）Qw 日均用水量，kgCw 水的定压比热容，kJ/ （kg C）tend 出水箱内水的设计温度，cti 水的初始温度，Cf 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 虑后确定，

7、宜为 30%- 80%取1Jt 当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量kJ/ mcd 集热器的年平均集热效率；根均经验值宜为0.25 0.5 取 0.6L 出水箱和管路的热损失率；根据经验取值宜为0.20 0.30 取 0.2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 C左右3） 换热器的入口压力不低于0.2 5MPa三、换热器计算1.传热面积A -QU.：T(2.1.1)A 传热面积mQ传热量J/SU传热系数J/ m s CT -平均温度差C2平均温度差(考虑逆流情况)(Thl - Tc2) - (Th2 Tci)InTh1 - Tc2Th2 - Tc1(221

8、)其中Tc冷流体温度CT h热流体温度°C下标1为入口温度，下标 2为出口温度当Th1 Tc2三2时，可用算数平均值计算，即(2.2.2)3传热系数U11A °111、1A °(o)( ) ()UhiAih°k°° kiAi(2.3.1)hi -螺旋换热器内表面传热系数J m2 s Ch° 螺旋换热器外表面传热系数J m2 s C3-螺旋换热器管壁厚m入一管材的导热系数J/m s Cki,k°分别为管内外垢层热阻的倒数(当无垢层热阻时ki,k°均为1)卬为肋面总效率(如果外表面为肋化，则no= 1)Ai-

9、为换热管的外表面积与内表面积之比;4螺旋管内表面传热系数Nu f - f(2.4.1)其中hi 管内表面传热系数Nuf 努塞尔数f 流体导热系数 W/mK换热器设计流量为：4L/min14L/min , 管内为湍流时实验关联式验证范围：Ref= 1041.2X 105,Prf = 0.1120, l/d > 60;管内径d为特征长度。采用迪图斯-贝尔特公式：Nu f = 0.023Ref 0'8Prfn(2.4.2)加热流体时n = 0.4，冷却流体时n= 0.3Ref雷诺数u I/ vu-流体流速m/s1管径mv -流体运动黏度m2 /sPrf-普朗特数Cp /|A= Va螺旋

10、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：pl对于气体c1 1.77-R广-"3对于液体cr =1+10.3 2丨iR丿以上内容仅适用于 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I的管道平均Nu数(2.4.3)此式的定性温度为流体平均温度tf (但w按壁温计算)，特长长度为管径。实验验证范围:45nfRef= 1041.2X 10 ,Pr f = 0.48 16700，L = 0.00449.75, nw5.螺旋管外表面传热系数（自然对流换热情况）格拉晓夫数gl aATG （2.5.1）螺旋管外表面传热系数（2.5.2）其中h 螺旋管外表面传热系数J/ m2 s