壳程流体的摩擦系数nc

流动阻力产生的根源
流动阻力产生的条件 流动阻力大小的决定因素
热交换器流动阻力分类
摩擦阻力 局部阻力
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管程阻力
管壳式热交换器的阻力 壳程阻力 阻力不允许超过允许范围 一、管程阻力的计算
沿程阻力△Pi 回弯阻力△Pr 进出口连接管阻力△PN
pt pi Pr PN
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沿程阻力△Pi
直管压力降 p1 可按流体力学的一般公式进行计算； 回弯管中的压力降 p2 由下面的经验公式估算：
u 2 p 2 3 2
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二、壳程阻力的计算
无折流板
管程阻力公式计算壳程阻力 壳程的摩擦系数 > 管程摩擦系数
雷诺数相 同
壳程的压降 壳程的压降
≯ 管程的压降 ＜
0.95
f w
0.14
1.0
同时存在对流换热与辐射换热的处理
具有辐射能力的气体 温度较高
辐射 总换热系数 对流
7
c r
T1 T2 100 100 r nC0 T1 T2
4 4
辐射
式中：
管程的压降
错流
光滑管 圆管
Re=102~5*104
1 5
顺列管束
假定一侧壁温(如tw1) 求这侧的换热系数（α1） t w1 t w 2 q1 rw 计算另一侧壁温（tw2） 算另一侧的换热系数α2
q2 2 tw2 t2
算另一侧的单位面积传热量（q2） q1=q2 q1≠q2 结束
假定壁温正确
重新假定壁温(如tw1)
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注意
假设壁温时，假设值应接近α值大的那种流体的温度。 如果要考虑污垢热阻时，应该加入污垢热阻的因素。
C0——黑体辐射常数，其值为5.67W/(m2k4) εn——换热系统的组合黑度； ψ——角系数 T1,T2——两辐射物体的绝对温度
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三、壁温的计算
1 1 放热侧壁温 t w1 t1 K rs ,1 tm t1 q rs ,1 1 1
Fc=0.3； Fc=0.55 Fc＝0.45 Fc=0.5
定型尺寸
选取原则 对流体运动或传热发生主要影响的尺寸 圆管内的换热过程 圆管管外强迫流动换热 取管子内径di 管子外径d0
4
非圆形管道 当量直径
当量直径d0
de 4 A
UHale Waihona Puke Baidu
式中：
A——流体的流通截面积 U——湿周边或热周边长 阻力 传热 它是全部湿润周边
吸热侧壁温
t w2 1 1 t2 K rs , 2 tm t2 q rs , 2 2 2
式中：
rs,1,rs,2——分别为放热侧、吸热侧污垢热阻
注意：
K，α应在同一基准表面计算
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壁温 换热系数 步骤
试算法
L wt Pi i di 2
2
式中：
λ——莫迪圆管摩擦系数
wt——管内流体流速 φi——管内流体粘度校正因子 当Re>2100 φi＝（μ/μw）-0.14 当Re<2100 φi＝（μ/μw）-0.25
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回弯阻力△Pr
Pr 4
wt
2
2
zt
zt——管程数 进出口连接管阻力
PN 1.5
参与传热的周边
5
粘度修正
f w
n
非定温 流动
因子修正项
Prf Pr w
m
加热 壁温未知 Pr的不同方次
热流 方向
近似值
试差法
冷却 加热 冷却
液体
气体
6
液体
加热
f w
f
0.14
1.05
0.14
冷却
气体
w
t1 t1 热流体的平均温度 t m1 t1 Fc
FC
冷流体的平均温度 t m 2 t 2 Fc t2 t2
卡路里分数
3
壳侧流体被冷却时
壳侧流体被管程的水蒸气加热时 壳侧和管侧均为油时 粘度在10-3Pas以下的低粘性液体
第二章 管壳式热交换器
1
与换热系数有关的几个问题
定性温度
取法
流体的平均温度 壁面温度 流体和壁面的平均温度
分段
油类
高粘度流体
计算
流体进出口的 算数平均温度 卡路里 温度
2
传热系数可以被视为常量
卡路里 温度特点 卡路里
传热系数和平均对数平均温差的乘积等于 变化的传热系数和实际温差的乘积。
温度公式
wn 2
2
气体非等温流动
附加阻力△Pa 内阻力△Ps
总阻力
△P＝△Pi＋△Pl＋△Pa + △Ps
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对于多管程换热器，流体总阻力应等于各程直管阻力、
回弯阻力及进、出口阻力之和（通常忽略进、出口阻力）：
p
i
p1 p2 Ft Ns N p
p1—流体流经直管的压力降，N/m2； p2—流体流经回弯管时的压力降，N/m2； Ft—结垢修正系数，25×2.5mm1.4， 19×2mm1.5； Ns—串联的壳程数； Np—管程数。
方法
作图 牛顿迭代法。
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在某一钢制立式管壳式热交换器中用饱和温度ts=111.38℃
的蒸汽加热某种溶液，已知其管径为Φ32×2mm，管高l=1.5m，
材料的导热系数λ=52w/(m ℃),管内溶液的平均温度t2=68 ℃, 换热系数α2=3348w/(m2 ℃) 求蒸汽侧的管壁温度tw1。
解 溶液侧单位传热面的传热量
t w1 t 2 q2 2966 (t w1 68) w 1
凝结液膜的平均温度
2
w
1 1 t1 t s t w1 111 .38 t w1 2 2
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蒸汽与壁面温差
t f t s t w1
1 1
蒸汽凝结的换热系数
1 gr 1 1.13 lt 1 f
3 1 2
4
1 69.8 t 1 f
3 1
2

4
蒸汽侧单位面积的传热量
q1 1 t s t w1
比较q1与q2是否相等
最终求得壁温tw1=98 ℃,
q≈89000w/m2
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第四节
管壳式热交换器的流动阻力计算 黏 性 固体壁面 物理性质 流动状况 壁面因素