31计算热管换热器_换热器计算-牛宝宝文章网
31计算热管换热器 换热器计算
1. 《热工学》，《传热学》里面有计算公式和公式推导 2. 各种手册里有更为直接的工程计算方法和参数列表，比如机械类手册，热工类手册、暖通类手册，压力容器类手册。 3. 计算热管换热系数可以采用有限元方法，ansys、abaqus都可以，如果有流固耦合，也可以用fluent和cfx，甚至是基于workbench的多物理场联合仿真。另外还有流程类仿真计算软件，如aspen之类的，这个软件一般应用在石化领域，计算换热器比较有优势。热管换热器设计一台锅炉排烟温度为160℃，要求设计一台热管换热器，用烟气余热加热进气以提高锅炉效率。已知参数：锅炉排烟量Vf=/h，迎风面风速uf? 2.9m/s，排烟温度tf1?160℃，设定出口烟气温度tf2?118℃。需要空气的流量Vl=/h，进气温度tl1?25℃，空气风速为vf?2.9m/s选取圆片翅片强化换热。翅片管材料选择碳钢（wC=1%）。热管参数：热管蒸发段长取l0=3.16m，管外径d0=34mm，管内径di=29mm，壁厚?0=2.5mm， 翅片高度H=12mm，翅片厚度?=2mm，翅片间距sf?6.4mm，那么翅片的节距sf'???sf?8.4mm，每根管肋片数为nf==376片。管排选用叉排布置，迎面横向管子距离设定为ST?0.115m，翅片管纵向距离SL?ST?0.115m。由于烟气和空气的物性很相近，取相同的蒸发器和冷凝器结构参数。1. 总换热量计算 定性温度tfm=查物性得：?f?0.8712kg/m，cp?1.0793kJ/(kg?K)，Prf?0.682，?f?25.931?10m/s，?f?3.473?10W/(m?K)3?62?2tf1?tf22?160?1182?139℃?f?22*10?6Pa?s烟气放热量Q?cpm?tf?cp?fVf?tf?1..*42/.9083W2.计算迎风面积Ay和迎风管排数B 迎风面积Ay?Vfuf?*360018.103.16?18.10m2迎风面宽度E?Ayl0??5.73m迎风面管子数B?EST?5.730.115?49.8，取B?50根3.冷空气出口温度及对数平均温差 冷空气出口温度：tl2?假设tl2?80℃，则tlm?Qcpl?lVl80?252?tl1?52.5℃查得52.5℃水的物性参数：?l?1.085kg/m3，cpl?1005J/(kg?K) 则：tl2?Qcpl?lVl?tl1?*120000*.0℃82?252再假设冷空气出口温度为tl2?82℃，则tlm??53.5℃查得53.5℃空气的物性参数：?l?1.081kg/m3，cpl?1005J/(kg?K) 则：tl2?Qcpl?lVl?tl1?*150000*.2℃冷空气出口温度为：tl2?82℃ 空气侧定性温度为：tlm?物性：?l?1.081kg/m，cpl?1005J/(kg?K)，?l?0.0285W/(m?K),?l?19.8*10?t1?118-25?93℃，?t2?160-82?78℃3?682?252?53.5℃,Prl?0.698对数平均温差?tm,o??t1-?t2ln(?t1?t2)?93?78?93?ln???78??85.3℃4.计算总传热系数①管束最小流通截面积NFANFA=[(ST-d0)-2H?nf]l0B?[(0.115?0.034)?2*0.012*0.002*376]*3.16*50?9.946m2②烟气侧换热系数hfGf,max??fVfNFA?0.9.946?16555.08kg/(m?h)=4.5986kg/(m?s)22ReNuf=Gf,maxd0/ ?f=4.*10/22=.137Re0.6338f6fPrf1/3?0.137*7106.930.6338*0.6821/3?33.31又Nuf?hfd0/?f故烟气侧换热系数hf?③空气侧换热系数hlGl,max?Nuf?fd0?33.31*0.?34.02W/(m?K)2?lVlNFA?1.081*1200009.946?13042.43kg/(m?h)=3.6229kg/(m?s)622Rel=Gl,maxd0/ ?f=3.*10/19.8=6221.14 Nul?0.137Rel0.6338Prl1/3?0.137*6221.140.6338*0.6981/3?30.85又Nul?hld0/?l 故空气侧换热系数hl?④单根热管表面积A由肋片的参数查传热学书（杨世铭，陶文铨 编著）P65图2-20得： 肋效率?f?0.89，?l?0.90肋片表面积Af?376*(2*肋片之间的根部表面积为Nul?ld0?30.85*0.?25.86W/(m?K)2?4((d0?2H)?d0)??(d0?2H)?)?1.4411m222Ar??d0(l0?nf*?)?3.14*0.034*(3.16?376*0.002)?0.2572m2热管外总表面积A?Ar?Af?0.1?1.6983m2⑤蒸发管外有效换热系数hfehf(Ar??fAf)A33.31*(0.*1.4411)1.6983hfe???30.20W/(m?K)2⑥冷凝管外有效换热系数hlehle?hl(Ar??lAf)A?25.86*(0.*1.4411)1.6983?23.67W/(m?K)2⑦热管内换热系数hi热管蒸发段内壁加热的热流密度：q?Qnl0?di?*?*0.029?W/m2热管内蒸发段换热系数hi计算使用imura’s correction：??w0.65?w0.3cpl0.7g0.2qe0.4hi?0.32?0.250.40.1??h?vfgw???P??sat??P??a????0.3假设热管蒸发段蒸汽温度为tv?106℃，查饱和水和饱和蒸汽的热物理性质表得：cpl?4.2278kJ/(kg?K),?w?953.96kg/m,?w?0.6842W/(m?K),?w?268.4?103?6Pa?s?v?0.73498kg/m,hfg?2240.78kJ/kg，Psat?1.26482?10Pa35代入上述hi公式计算得：hi=W/(m2K) ⑧总换热系数h忽略污垢热阻，导热热阻：rw?热系数?w?43.2W/(m?K)）总传热系数h1h?1hfe?1hle?2rwAAw?21AhiAi??w?0.?0.000058m?K/W（翅片管导2其中Aw??d0l0?3.14*0.034*3.16?0.337m,Ai??dil0?3.14*0.029*3.16?0.288m22则1h?130.20?123.67?2*0.0000581.?2*11.69838?0.078128故h?12.9W/(m2?K) 5.热管换热器管数、排数计算 由Q?hA0?tm,o，有： 总换热面积为A0?蒸发热管总数n?Qh?tm,o??12.9*85.3?1884.21m2?11091.6983n1109?22.1排 换热器排数m??B50AA01884.21根18???????取22排，排列为50,5050,51,?,50,51,50,506.管内蒸汽温度计算 平均壁面温度：tw?tfm?QhfeAn?139?30.2*1.?108.5?C假设热管蒸发段蒸汽温度为tv?105℃，查饱和水和饱和蒸汽的热物理性质表得：cpl?4.2265kJ/(kg?K),?w?954.7kg/m,?w?0.684W/(m?K),?w?270.75?103?6Pa?s?v?0.7121kg/m,hfg?2243.5kJ/kg，Psat?1.22285?10Pa35代入hi公式算得：hi= W/(m2K)，则：tv?tw?QhiAi?108.5?*?*3.16*0.029?104.7?C假设的温度和算得的温度相差较小，则饱和蒸汽的温度为tv?104.7?C，符合要求7．压降计算 蒸发器压降计算?pf31计算热管换热器_换热器计算?d0Gf,maxf?37.86???f?(0.)0.515?????0.316?ST????d??0??0.927?ST????S??L?0.515?37.86*(0.034*4.?6)?0.316(0.)?0.927?0.7422f,maxf?p?fnG2gc??0.74224*15666.08721.3*10*0.8712?171.4Pa?250Pa，符合要求冷凝器压降计算?pl?d0Gl,maxf?37.86???l?(0.)0.515?????0.316?ST????d??0??0.927?ST????S??L?0.515?37.86*(0.034*3.*10?6)?0.316(0.)?0.927?0.7742?p?fnGl,max2gc?l?0.77424*13042.43721.3*10*1.081?103.1Pa?250Pa，符合要求欢迎您转载分享：
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热管与热管换热器设计基础
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热管与热管换热器设计基础作者:&黄问盈出版社:&中国铁道出版社出版日期:&1995本书是一本热管应用技术的专著，主要介绍了热管、热管换热器和热管技术的应用和发展，最后还在附录中收录了热管设计计算的常用数据资料。　　本书可供从事节能、热力、温度调节和余热回收等工作的科技人员及大专院校师生参考。第一章&热&管第一节&热管进展简介第二节&热管原理第三节&热管的工作特性及限制第四节&简单重力热管及其传热强化第五节&热管的工作介质第六节&热管的吸液芯第七节&热管的充液量第八节&管壳选择原则与热管材料组合的相容性第九节&热管元件的设计原则第十节&热管的制造与试验第二章&热管换热器第一节&热管换热器简介第二节&热管换热器的几何参数第三节&迎风流速及热流体出口温度的选定第四节&热管管束的换热计算第五节&流体横掠管束的阻力第六节&热管换热器的热力计算第七节&热管换热器热力计算示例第八节&热管换热器“离散型”设计原理第九节&热管换热器的结构设计问题
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1. 《热工学》，《传热学》里面有计算公式和公式推导
2. 各种手册里有更为直接的工程计算方法和参数列表，比如机械类手册，热工类手册、暖通类手册，压力容器类手册。
3. 计算热管换热系数可以采用有限元方法，ansys、abaqus都可以，如果有流固耦合，也可以用fluent和cfx，甚至是基于workbench的多物理场联合仿真。另外还有流程类仿真计算软件，如aspen之类的，这个软件一般应用在石化领域，计算换热器比较有优势。
热管换热器设计
一台锅炉排烟温度为160℃，要求设计一台热管换热器，用烟气余热加热进气以提高锅炉效率。已知参数：锅炉排烟量 /h，迎风面风速
2.9m/s，排烟温度160℃，设定出口烟气温度118℃。需要空气的流量Vl /h，进气温度，空气风速为
选取圆片翅片强化换热。翅片管材料选择碳钢（wC 1%）。热管参数：热管蒸发段长取l0 3.16m，管外径d0 34mm，管内径di 29mm，壁厚0 2.5mm， 翅片高度H 12mm，翅片厚度 2mm，翅片间距，那么翅片的节距，每根管肋片数为nf
376片。管排选用叉排布置，迎面横向管子距离设定为，翅片管纵向距离。由于烟气和空气的物性很相近，取相同的蒸发器和冷凝器结构参数。
总换热量计算
定性温度tfm
查物性得：
烟气放热量 2.计算迎风面积Ay和迎风管排数B
迎风面宽度
迎风面管子数
3.冷空气出口温度及对数平均温差
冷空气出口温度：
查得52.5水的物性参数：
再假设冷空气出口温度为，则
查得53.5空气的物性参数：
冷空气出口温度为：
空气侧定性温度为：
对数平均温差
4.计算总传热系数
①管束最小流通截面积NFA ②烟气侧换热系数
故烟气侧换热系数
③空气侧换热系数
故空气侧换热
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