盘管换热器相关计算

、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q

q=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：

湍流范围：Re=10A4~1.2*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. 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=0.014m d2=0.02m

努谢尔特准则为

NU f ^1.2* 0.023Re f0.8Pr f0.4 = 1.2*0.023*21244.31 0.84.310.4=143.4 (d1)

NU f ^1.2* 0.023Re f0.8Pr f0.4 = 1.2*0.023*30349.01 0.84.310.4=190.7 (d2) 管内对流换热系数为

, Nu f%

h j f__L=143.4*0.635/0.014=6503.39 (d1)

l

u Nu f 如

h j f--- =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(A t=10)

Gr n g：：td3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.016 3/(0.659*10A-6) 2=356781.6 (d1)

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-6 1/K 3 2

/(0.659*10A-6) =927492.9 (d2)

A=1.65

自然对流换热均为层流换热 Nu w =0.525

Nu w = 0.525

其中Pr 普朗特数为4.31 对流换热系数为

（层流范

围:

0.25

Pr

0.25

Pr J

Gr=10A 4~5.76*10A

8 )

0 25

=0.525(356781.6*4.31) ' =18.48755 =0.525(927492.9*4.31) °.25

=23.47504

=18.48755*0.635/0.014=838.5422 =23.47504*0.635/0.014=677.5749 (di)

(d2)

(d1)

(d2)

其中■为 0.635w/(m. C )

.传热系数U

1 1 1

6

-- = --- + ---

-=1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891

U h i h o

U=257.0138

(d1)

1 1 1

d

- + -=1/6055.63+1/677.5749+1/393=0.004186

U h i h o

扎

h i —螺旋换热器内表面传热系数 J/ m 2

s -°C h o —螺旋换热器外表面传热系数 J/ m 2

s C

8—螺旋换热器管壁厚

m

3=1m

入—管材的导热系数 J/m s C Q393W/m C k o —分别为管外垢层热阻的倒数（当无垢层热阻时 k o 为1）

J/ m s C 自来水

me /W

k o =0.0002

换热器铜管长度

l

q

=3500/10/257.0138/3.14/0.014=27.1

70：「：d

(d1)

A=1.53

70：二d

=3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2

(d2)

U= 238.9191

(d2)

、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,

A2 卜^^ [=9.5” 式中

A IN —间接系统集热器总面积，怦

F R U L —集热器总热损系数， W/ （m「C）

对平板集热器，F R U L宜取4〜6 W/（m「C）

对真空管集热器，F R U L宜取1〜2 W/（m「c）取1

U hx —环热器传热系数，W/（m「c）

A hx —换热器换热面积，m

A c—直接系统集热器总面积，m 人。二Qw C w（ten d

J T cd（1 - L）

Q w —日均用水量，kg

C w —水的定压比热容，kJ/ （kg •C）

t end —出水箱内水的设计温度，C

t i —水的初始温度，c

f —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%取1

J T—当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量kJ/ m

cd —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

L —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