盘管换热器相关计算.doc

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1、一、铜盘管换热器相关计算条件：600kg水6小时升温30℃à单位时间内换热器的放热量为qq=GCΔT=600*4.2*10^3*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40℃定性温度50℃管径0.014mRe21244.31Re25179.86管径0.20mRe30349.01Re35971.22湍流范围：Re=10^4~1.2*10^5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*10^2w/(m.℃)求解过程：盘管内平均水温40℃

2、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＝1.2*0.023*21244.310.84.310.4=143.4（d1）＝1.2*0.023*30349.010.84.310.4=190.7（d2）管内对流换热系数为=143.4*0.635/0.014=6503.39（d1）=190.7*0.635/0.02=6055.63（d2）管外对流换热系数格拉晓夫数准则为（Δt=10）=9.8*3.86*10^-4*10*.0163/(0.659*10^-6)2=356781.6（d1）=9.8*3.86*10^-4*10*.0223/(0.659*10

3、^-6)2=927492.9（d2）其中g=9.8N/kg为水的膨胀系数为386*10^-61/K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）=0.525(927492.9*4.31)0.25=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.℃).传热系数U=1/6503.39+1/838.5422+1/39

4、3=0.003891U=257.0138（d1）=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/㎡·s·℃ho－螺旋换热器外表面传热系数J/㎡·s·℃δ－螺旋换热器管壁厚mδ=1mλ－管材的导热系数J/m·s·℃λ=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）A=1.53=3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2（d2）

5、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10℃，集热平面太阳辐照量17MJ/㎡以上，温升30℃，=9.5㎡式中—间接系统集热器总面积，㎡—集热器总热损系数，W/（㎡·℃）　　　　对平板集热器，宜取4～６W/（㎡·℃）　　　　对真空管集热器，宜取１～２W/（㎡·℃）取1—环热器传热系数，W/（㎡·℃）—换热器换热面积，㎡—直接系统集热器总面积，㎡　　—日均用水量，kg—水的定压比热容，kJ/（kg·℃）—出水箱内水的设计温度，℃—水的初始温度，℃—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，宜为30%～80%

6、取1—当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量kJ/㎡—集热器的年平均集热效率；根均经验值宜为0.25～0.5取0.6—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1m/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0.25MPa三、换热器计算1.传热面积(2.1.1)A—传热面积㎡Q—传热量J/sU—传热系数J/㎡·s·℃ΔT－平均温度差℃2.平均温度差（考虑逆流情况）（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（2.2.2）3.传热系数U（

7、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·℃δ－螺旋换热器管壁厚mλ－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·℃ηo－为肋面总效率（如果外表面为肋化，则ηo＝1）－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（2.4.1）其中hi—管内表面传热系数J/㎡·h·℃—努塞尔数—流体导热系数W/m·K换热器设计