盤管換熱器相關(guān)計算

1、一、銅盤管換熱器相關(guān)計算條件：600kg水6小時升溫30c單位時間內(nèi)換熱器的放熱量為qq=GCT=600*4.2*10A3*30/(6*3600)=3500w盤管內(nèi)流速1m/s,管內(nèi)徑為0.007m,0.01m,盤管內(nèi)水換熱情況：定性溫度40c定性溫度50c管徑0.014mRe21244.31Re25179.86管徑0.20mRe30349.01Re35971.22湍流范圍：Re=10A41.2*10八5物性參數(shù)：40c飽和水參數(shù)。黏度一653.3*10A-6運動黏度一0.659*10A-6普朗特數(shù)一4.31導熱系數(shù)63.5*叱2w/(m.C)求解過程：盤管內(nèi)平均水溫40c為定性溫度時換熱銅管

2、的外徑，分別取d1=0.014md2=0.02m努謝爾特準則為0804_0.80.4Nuf1.2*0.023Ref.Prf.=1.2*0.023*21244.314.31=143.4(di)08040.80.4Nuf1.2*0.023RefPrf=1.2*0.023*30349.014.31=190.7(d2)管內(nèi)對流換熱系數(shù)為hiNuf_L=143.4*0.635/0.014=6503.39(d1)(d2)hiNufL=190.7*0.635/0.02=6055.63管外對流換熱系數(shù)格拉曉夫數(shù)7ft則為（t=10）Gr g td3/ 2=9.8*3.86*10A-4*10*.0163/(0.

3、659*10A-6)2=356781.6(d1)Gr g td3/ 2=9.8*3.86*10A-4*10*.0223/(0.659*10A-6)2=927492.9 (d2)其中g(shù)=9.8N/kg為水的膨脹系數(shù)為386*10八-61/K自然對流換熱均為層流換熱（層流范圍:Gr=10A45.76*10A8 )Nu w20.2530.525 lw 2gt Pr =0.525(356781.6*4.31)05=18.48755(di)Nu w20.2530.525 lw 2g t Pr =0.525(927492.9*4.31)05=23.47504(d2)其中Pr普朗特數(shù)為4.31對流換熱系數(shù)為

4、Num _ _ _ _=18.48755*0.635/0.014=838.5422 d(di)Nu=23.47504*0.635/0.014=677.5749 d(d2)其中為 0.635w/(m. C).傳熱系數(shù)U1111 =1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891U hi hoU=257.0138(d1)111Uhih=1/6055.63+1/677.5749+1/393=0.004186U=238.9191（d2）hi螺旋換熱器內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)J/行s°Cho螺旋換熱器外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)J/行s°C6螺旋換熱器管壁厚m6=1m入一管材的導熱系數(shù)

5、J/ms-C入=393W/nk。一分別為管外垢層熱阻的倒數(shù)（當無垢層熱阻時ko為1）J/行sC自來水ko=0.0002nTC/W換熱器銅管長度lq=3500/10/257.0138/3.14/0.014=27.1(d1)70dA=1.53lq=3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2（d2）70dA=1.65二、集熱面積的相關(guān)計算（間接系統(tǒng)）條件：加熱600kg水，初始水溫10C,集熱平面太陽輻照量17MJ/nf以上，溫升30C,AinAc1FRULAc=9.5行UhxAhx式中Ain間接系統(tǒng)集熱器總面積，行FrUl一集熱器總熱損系數(shù)，W/（行C）對平板集熱器，F(xiàn)rUl

6、宜取46W/（行°C）對真空管集熱器,FrUl宜取12 W/ (行 C)取1uhx一環(huán)熱器傳熱系數(shù)，W/（行）Ahx一換熱器換熱面積，MAc一直接系統(tǒng)集熱器總面積，MQwCw(tendJt cd (1ti)fL)Qw一日均用水量，kgCw一水的定壓比熱容，kJ/（kg-C）tend一出水箱內(nèi)水的設(shè)計溫度，ti一水的初始溫度，f太陽保證率，為根據(jù)系統(tǒng)的使用期內(nèi)的太陽輻照、系統(tǒng)經(jīng)濟以用戶要求等因素綜合考慮后確定，宜為30%-80%取1Jt一當?shù)丶療岵晒饷嫔系哪昶骄仗栞椪樟縦J/行cd一集熱器的年平均集熱效率；根均經(jīng)驗值宜為0.250.5取0.6L一出水箱和管路的熱損失率；根據(jù)經(jīng)驗取值

7、宜為0.200.30取0.2結(jié)論：1）換熱器入口流速在1m/s左右2）保證換熱器內(nèi)的平均溫度在40c左右3）換熱器的入口壓力不低于0.25MPa三、換熱器計算1 .傳熱面積QAUT(2.1.(1)A傳熱面積行Q一傳熱量J/sU傳熱系數(shù)J/行s°CT平均溫度差C2 .平均溫度差(考慮逆流情況)T(Thi2)(2Tci),ThiTc2InTh2Tci(2.2.1)其中Tc冷流體溫度cTh熱流體溫度C下標1為入口溫度，下標2為出口溫度當Th1Tc202時,可用算數(shù)平均值計算，即Th2Tc1(Th1Tc2)(Th2Tc1)2(2.2.2)3 .傳熱系數(shù)UUhP(hod-(2.3.1)hi螺旋

8、換熱器內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)J/行s°Cho螺旋換熱器外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)J/行s°C6-螺旋換熱器管壁厚m入一管材的導熱系數(shù)J/ms°CJ/ki,ko分別為管內(nèi)外垢層熱阻的倒數(shù)(當無垢層熱阻時ki,ko均為1)行s°C“。為肋面總效率(如果外表面為肋化，則Yo=1)蟲一為換熱管的外表面積與內(nèi)表面積之比；Ai4.螺旋管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),NuffhiL(2.4.1)其中hi管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)J/行hCNuf努塞爾數(shù)f一流體導熱系數(shù)W/mK換熱器設(shè)計流量為：4L/min14L/min管內(nèi)為湍流時實驗關(guān)聯(lián)式驗證范圍：Re=1041.2x105,Prf=0.1120,l/d>

9、;60;管內(nèi)徑d為特征長度。采用迪圖斯-貝爾特公式：Nuf0.023Ref0.8Prfn(2.4.2)加熱流體時n=0.4,冷卻流體時n=0.3Re雷諾數(shù)u1/丫u一流體流速m/s1一管徑mV流體運動黏度rn2/sP"普朗特數(shù)Cp醫(yī)/2i=v/a螺旋管內(nèi)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(nèi)的對流換熱的計算工程上一般算出平均Nu數(shù)后再乘以一個螺旋管修正系數(shù)cro推薦：對于氣體cr11.77R3對于液體cr110.3R以上內(nèi)容僅適用于Pr>0.6的氣體或液體，d是螺旋管的內(nèi)經(jīng)，R是螺旋圈的半徑管內(nèi)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(shù)Nu f1/31.86 畫 l/d0.14f(2.4.3)此式的定性溫度為流體平均溫度 tf (但W按壁溫計算)，特長長度為管徑。實驗驗證范圍:Re= 104-1.2 x105,Pj = 0.48 16700,匚=0.0044 9.75 ,Refl/d1/30.14f5.螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(自然對流換熱情況)格拉曉夫數(shù)Grgl3 T2(2.5.1)螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hl(2.5.2)其中h螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)J/行sKNu-螺旋管外表面