盘管换热器相关计算
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/(0.659*10A-6) =927492.9 (d2)
一、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*10A
3*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 f 0.8Pr f 0.4 = 1.2*0.023*21244.31 0.84.310.4
=143.4
(d1)
NU f ^1.2* 0.023Re f 0.8Pr f 0.4 = 1.2*0.023*30349.01 0.84.310.4=190.7
(d2)管内对流换热系数
为
, Nu f 込
h j fL
=143.4*0.635/0.014=6503.39 (d1)
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 ::td 3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.016 3/(0.659*10A-6) 2=356781.6 (d1) Gr
:td 3
/ 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
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=10A4~5.76*10A8 )
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 16
-- = --- +---- -=1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891
U h i h o
U=257.0138(d1)
1 1 1d
- +-=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/ m2 s -°C
h o —螺旋换热器外表面传热系数J/ m2 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:
d =3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2 (d2)
A=1.65
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,
A^A c b F U h^j=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