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热管换热器设计常用公式及步骤

晨怡热管 2009-9-14 16:25:08

热管换热器设计常用公式及步骤

1、根据已知条件计算热复核:Q (KJ / h)或(Kcal / h)或KW

       Q = M1 .Cp 1.△t1 = M 2.Cp2 .△t2 (KJ / h)

          式中:   1、△t1 = t1/入- t1//出 ; △t2 = t2//出- t2/入 ;

t1/入 、t2/入 ——热冷介质入口温度 (℃);

t1//出 、t2/入 ——热冷介质出口温度 (℃);

 

                   2、M1、M2——冷热流体质量流量(Kg/h);

若给定的是标准体积流量Vb(Nm3/h);

M1=1.295×Vb(Nm3/h)(烟气)

          M2=1.293×Vb(Nm3/h)(空气)

若给定的是在某一状态下体积流量V(m3/h);

M=ρ.V(m3/h)(ρ:某一状态下的密度)

                  

3、Cp 1、Cp2——冷热流体定压比热 [ KJ /(Kg.℃)];

比热近似计算公式:

平均比热熔 C [ KJ /(Nm3℃)]

                  发生炉煤气

C = 1.352 + 0.000075 t

干空气

C = 1.302 +0.000075 +0.0595 ( )2

水蒸汽

C = 1.491 + 0.0021 t

一般燃烧生成气

C = 1.424 + 0.000105 t

       固体及液体燃料燃烧生成气,近似等于发生炉煤气比热的计算。

注:各式中: t – 气体的平均温度(℃)

                 

4、Q——热负荷 (KJ / h)、(Kcal / h)或(KW);

    单位换算:1(KJ / h)÷3600= 1(KW)

1(KJ/h)= 0.238846 (Kcal/h)

4.1868 (KJ) = 1(Kcal)

1(W)= 0.859845(Kcal)

1.163(W)= 1(Kcal)

2、计算出要求达到的数值。如

       △t2 = (℃)——[冷介质温升]

       M2 =  (Kg /h)——[冷介质流量]

        MQ =     ( Kg / h ) ——[蒸汽产量] 

h//——饱和蒸汽焓值(KJ/Kg);h/——饱和水焓值(KJ/Kg);

3、根据设计要求,取迎风面质量流量:G (Kg / m2 .s)

然后计算出迎风面面积::F1(m2)

         F1 =   (m2)

根据(F1)确定管束宽度 (W)和管束高度即热管的热端长度 (L1)

根据(L1)确定热管冷端的长度(L2)

      L2 = L1 或 L1 /1.2   (气—气换热)

      L2 = L1 / 2 .5        (气—汽换热)

      L2 = L1 / 2 .9        (气—液换热)

根据设计要求,确定横向管间距(S1)和纵向管间距(S2)。

计算出迎风面第一排热管的数量(n1)  n 1  =  (根)

计算出最窄处的质量流量 (Gmax)     Gmax = G / 0.54 或 0.49

4、根据已知条件计算对数平均温差  (△t ℃)

  (气—气,气—液) t1/入 - t2//出 =  t1    t1//出 -  t2/入 =  t2

   (气—汽)        t1/入 – t2//出 =  t1      t1//出 -  t2//出 =  t2

                     

△T =   (气—气 ,气—液)

△T =  (气—汽)

5、计算传热系数 K  (W/m 2.℃)(公式略)

     α1=0.1378( )( 0.718(Pr)0.333.( )0.296 .β.η

     α2=0.33 .( ). ( )0.6.(Pr)0.333          (气—液)

     α2=0.106Pc0.69.q0.7.(1.8R0.17+4R1.7+10R10)           (气—汽)

      Pc=221.6 (bar) (水)                  (液体的热力学临界压力)

      q= (W/m2)              (加热面的热流量)

      R=  =                    (为沸腾压力与临界压力之比)

      qc = 3.8×104× Pc ×R0.35×(1-R)0.6  (临界热流密度)

      qc > q  时为泡态沸腾,否则反之。

      .ln ( ) = 0.000073              (管壁热阻,钢管=φ38,取λw= 45)

      R污 = 0.001 (℃/ w)             (污垢热阻)

      = + .ln ( ) + .ln ( ) + ( )+R污

6、计算传热面积 F (m2)

                F =

7、计算热管根数  n      n =

8、计算热管排数  N      N =

9、设备厚度 B           B = N .S2 

 

10、计算阻力(△P)和管壁温度(Two)  

       △P = f    (Pa)

             f=18.93 . ( )-0.316 .( )-0.927 .( )0.515

       Two =               Q1 — 单根热管传热量 (W)

11、根据计算出的数值确定基本结构尺寸  (略)

12、计算管内工作温度  Tv (℃)  确定工质

         Tv =           n – 系数  气—气换热取 1

                                        气—液换热取 3-4

                                        气—汽换热取 4-5

 

 

注 :根据平均温度查热力表

        1、密度 (ρ) Kg/m3

        2、比热 (Cp) KJ/m3℃

        3、导热系数 (λ×10-2)W /m.℃

        4、粘度 (μ×10-6)m2/s 

        5、普特朗数  (Pr)

        6、焓值   ( h / )   饱和水   KJ/Kg

                  ( h// )   饱和蒸汽 KJ/Kg

     

常用单位换算

1 Kcal = 4.1868 KJ  

           1 KJ = 0.238846 Kcal

           1 KW = KJ/3600

           1 W = 0.859845Kcal            1 Kcal = 1.163 W

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