盘管换热器相关计算精编版.docx
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盘管换热器相关计算精编版
・铜盘管换热器相尖计算
条件：
600kg水6小时升温30°C单位时间内换热器的放热量为qq=GCA
T=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40°C
定性温度50°C
管径0.014m
Re21244.31
Re25179.86
管径0.20m
Re30349.01
Re35971.22
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*10^-6运动黏度一0.659X0"普朗特数一4.31导热系数一
63.5*10A2w/（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=0.014md2=0.02m
努谢尔特准则为
Nuf1.2*0.023Ref08Prf04=1.2*0.023*21244.31084.31°-4=143.4（d1）
NUf1.2*0.023Ref08Prf04=1.2*0.023*30349.01°-84.3104=190.7（d2）
管内对流换热系数为
Nuff
hiff=143.4*0.635/0.014=6503.39d1）
Nuff
d2）
32
3/（0.659*10A-6）2=356781.6
32
/（0.659*10A-6）=927492.9
hiff=190.7*0.635/0.02=6055.63
管外对流换热系数
格拉晓夫数准则为（At=10）
Grgtd3/2=9.8*3.86*10A-4*10*.016
Grgtd3/2=9.8*3.86*10A-4*10*.022
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层流范围：
Gr=10^4-5.76*10^8）热0.25
其中Pr普朗特数为4.31对流换热系数为
Mij
a=18.48755*0.635/0.014=838.5422d1）
d
U=238.9191
换热器铜管长度
A=1.53
|=Q=3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2d2）
70d
A=1.65
二、集热面积的相尖计算（间接系统）
条件：
加热600kg水，初始水温10°C，集热平面太阳辐照量17MJ/谊以上，温升30°C，
AINAc1frulac=9.5,
NcUhxAhx=m，
式中
AIN—间接系统集热器总面积，m
FrUl—集热器总热损系数，W/（m•°C）
对平板集热器，FrUl宜取4〜6W/（m.°C）
对真空管集热器，FrUl宜取1〜2W/（iif・°C）取1
Uhx—环热器传热系数，W/（m・°C）
Ahx—换热器换热面积，m
AAQwCwfXC直播級集热弱◎近的uiiAC
CCJTcd（1L）
Qw—日均用水量，kg
Cw—水的定压比热容，kJ/（kg-°C）
tend—出水箱内水的设计温度，°C
ti—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
Jt—当地集热采光面上的年平均日太阳辐照量kJ/ni
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1m/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0.25MPa
4）
三、换热器计算
1•传热面积
Q
A
UT
2.平均温度差（考虑逆流情况）
（Th1Tc2）（Th2Td）
2.2.1）
其中
To-冷流体温度°C
Th-热流体温度°C
下标1为入口温度，下标2为出口温度
当Th1TC2冬2时，可用算数平均值计算，即
Th2-J
（ThiTc2）（Th2Td）
2
（2.2.2）
3.传热系数
U
1
1Ao111
1Ao
（0）（）（0）
U
hiAihokoo
kiAi
（2.3.1）hi—螺旋换热器内表面传热系数J/说・s・°C
ho—螺旋换热器外表面传热系数J/尬・s•°C
6—螺旋换热器管壁厚m入一管材的导热系数J/m・s・°C
ki,k。
一分别为管内外垢层热阻的倒数（当无垢层热阻时ki,k。
均为1）
中―为肋面总效率（如果外表面为肋化，则i]o=1）
J/说・s・°C
—为换热管的外表面积与内表面积之比;
A.
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/m.h.°C
NUf—努塞尔数
f—流体导热系数W/m-K
换热器设计流量为：
4L/min〜14L/min，管內为湍流时
实验矢联式验证范围：
Ref=104〜1.2x105,P“=0.1〜120»l/d>60;管内径d为特征长度。
采用迪图斯•贝尔特公式：
Nut0.023Re108Prfn
2.4.2）
加热流体时n=0.4，冷却流体时n=
Ref—雷诺数u・|/v
u—流体流速m/s
I—管径m
v—流体运动黏度m/s
Pn—普朗特数cp・/"=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Cr。
推荐：
对于气体cr11.77d
R
对于液体cr110.3d
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I的管道平均Nu数
Nuf
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：
45f
Ret=104〜1.2x105,Prf=0.48〜16700，f=
5.螺旋管外表面传热系数（自然对流换热情况）
格拉晓夫数
（2.5.1）螺旋管外表面传热系数
（2.5.2）其中h—螺旋管外表面传热系数
J/H1•S•K
Nu-螺旋管外表面努塞尔数入一螺旋管外流体导热系数W/m-K
I—螺旋管外径m
努塞尔数
（2.5.3）其中p—螺旋管外流体密度
kg/m3
a—螺旋管外流体膨胀系数K1g-重力加速
1/30.14
0.0044〜9.75，w，/dW2
gi3T
Gr2
0.25
Nuw0.525
Pr
度kg/s
At—流体和管壁间的温度差K
Pr—流体的普朗特数Cp-p/-Xv
Cp—流体的比热J/kgK•v—流体运动黏度Ill/s
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