盘管换热器相关计算

1、一、铜盘管换热器相关计算条件：600kg水6小时升温30c单位时间内换热器的放热量为qq=GCT=600*4.2*10A3*30/(6*3600)=3500w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40c定性温度50c管径0.014mRe21244.31Re25179.86管径0.20mRe30349.01Re35971.22湍流范围：Re=10A41.2*10八5物性参数：40c饱和水参数。黏度一653.3*10A-6运动黏度一0.659*10A-6普朗特数一4.31导热系数63.5*叱2w/(m.C)求解过程：盘管内平均水温40c为定性温度时换热铜管

2、的外径，分别取d1=0.014md2=0.02m努谢尔特准则为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)管内对流换热系数为hiNuf_L=143.4*0.635/0.014=6503.39(d1)(d2)hiNufL=190.7*0.635/0.02=6055.63管外对流换热系数格拉晓夫数7ft则为（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=9.8N/kg为水的膨胀系数为386*10八-61/K自然对流换热均为层流换热（层流范围: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普朗特数为4.31对流换热系数为

4、Num _ _ _ _=18.48755*0.635/0.014=838.5422 d(di)Nu=23.47504*0.635/0.014=677.5749 d(d2)其中为 0.635w/(m. C).传热系数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螺旋换热器内表面传热系数J/行s°Cho螺旋换热器外表面传热系数J/行s°C6螺旋换热器管壁厚m6=1m入一管材的导热系数

5、J/ms-C入=393W/nk。一分别为管外垢层热阻的倒数（当无垢层热阻时ko为1）J/行sC自来水ko=0.0002nTC/W换热器铜管长度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/nf以上，温升30C,AinAc1FRULAc=9.5行UhxAhx式中Ain间接系统集热器总面积，行FrUl一集热器总热损系数，W/（行C）对平板集热器，FrUl

6、宜取46W/（行°C）对真空管集热器,FrUl宜取12 W/ (行 C)取1uhx一环热器传热系数，W/（行）Ahx一换热器换热面积，MAc一直接系统集热器总面积，MQwCw(tendJt cd (1ti)fL)Qw一日均用水量，kgCw一水的定压比热容，kJ/（kg-C）tend一出水箱内水的设计温度，ti一水的初始温度，f太阳保证率，为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，宜为30%-80%取1Jt一当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量kJ/行cd一集热器的年平均集热效率；根均经验值宜为0.250.5取0.6L一出水箱和管路的热损失率；根据经验取值

7、宜为0.200.30取0.2结论：1）换热器入口流速在1m/s左右2）保证换热器内的平均温度在40c左右3）换热器的入口压力不低于0.25MPa三、换热器计算1 .传热面积QAUT(2.1.(1)A传热面积行Q一传热量J/sU传热系数J/行s°CT平均温度差C2 .平均温度差(考虑逆流情况)T(Thi2)(2Tci),ThiTc2InTh2Tci(2.2.1)其中Tc冷流体温度cTh热流体温度C下标1为入口温度，下标2为出口温度当Th1Tc202时,可用算数平均值计算，即Th2Tc1(Th1Tc2)(Th2Tc1)2(2.2.2)3 .传热系数UUhP(hod-(2.3.1)hi螺旋

8、换热器内表面传热系数J/行s°Cho螺旋换热器外表面传热系数J/行s°C6-螺旋换热器管壁厚m入一管材的导热系数J/ms°CJ/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)行s°C“。为肋面总效率(如果外表面为肋化，则Yo=1)虫一为换热管的外表面积与内表面积之比；Ai4.螺旋管内表面传热系数,NuffhiL(2.4.1)其中hi管内表面传热系数J/行hCNuf努塞尔数f一流体导热系数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：Re=1041.2x105,Prf=0.1120,l/d>

9、;60;管内径d为特征长度。采用迪图斯-贝尔特公式：Nuf0.023Ref0.8Prfn(2.4.2)加热流体时n=0.4,冷却流体时n=0.3Re雷诺数u1/丫u一流体流速m/s1一管径mV流体运动黏度rn2/sP"普朗特数Cp医/2i=v/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cro推荐：对于气体cr11.77R3对于液体cr110.3R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Nu f1/31.86 画 l/d0.14f(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:Re= 104-1.2 x105,Pj = 0.48 16700,匚=0.0044 9.75 ,Refl/d1/30.14f5.螺旋管外表面传热系数(自然对流换热情况)格拉晓夫数Grgl3 T2(2.5.1)螺旋管外表面传热系数hl(2.5.2)其中h螺旋管外表面传热系数J/行sKNu-螺旋管外表面