換熱器的傳熱計算(編輯修改稿)
2025-07-22 14:16 本頁面
【文章內容簡介】 60。 流體在管外作強制對流1) 流體在管束外作強制垂直流動通常管子的排列有正三角形、轉角正三角形、正方形及轉角正方形四種。如圖1所示：流體在管束外流過時，平均對流傳熱系數可分別用式（9）、（10）計算：對于a、d （9）對于b、c （10）應用范圍：Re3000。特性尺寸：管外徑do。流速：取流體通過每排管子中最狹窄通道處的速度。定性溫度：流體進出口溫度的算術平均值。管束排數應為10，否則應乘以表3的系數。表3 式（9）和式（10）的校正系數2) 流體在換熱器的管間流動對于常用的列管式換熱器，由于殼體是圓筒，管束中各列的管子數目并不相同，而且大都裝有折流板，使得流體的流向和流速不斷地變化，因而在Re100時即可達到湍流。此時對流傳熱系數的計算，要視具體結構選用相應的計算公式。列管式換熱器折流擋板的形式較多，其中以弓形擋板最為常見。當換熱器內裝有圓缺形擋板（缺口面積約為25%的殼體內截面積）時，殼方流體的對流傳熱系數關聯(lián)式如下：a) 多諾呼（Donohue）法 （11）應用范圍：Re=2~3104。特性尺寸：管外徑do。定性溫度：除 取壁溫外，均取流體進出口溫度的算術平均值。流速：取換熱器中心附近管排中最狹窄通道處的速度。b) 凱恩（Kern）法 （12）應用范圍：Re=2103~1106。特性尺寸：傳熱當量直徑 。定性溫度：除 取壁溫外，均取流體進出口溫度的算術平均值。傳熱當量直徑 根據管子排列情況分別用不同的公式進行計算。管子為正方形排列時： （13）管子為正三角形排列 （14）t —相鄰兩管的中心距，m；do—管外徑，m。式（12）中的流速可根據流體流過管間最大截面積A計算，即： （15）z —兩擋板間的距離，m；D —換熱器的外殼內徑，m。當液體被加熱時， =；當液體被冷卻時， =；對氣體，則無論被加熱還是冷卻， =。這些假設值與實際情況相當接近，一般可不再校核。此外，若換熱器的管間無擋板，則管外流體將沿管束平行流動，此時可采用管內強制對流的公式計算，但需將式中的管內徑改為管間的當量直徑。216。 流體有相變時的對流傳熱系數1. 蒸汽冷凝傳熱蒸汽冷凝主要有膜狀冷凝和珠狀冷凝兩種方式：若凝液潤濕表面，則會形成一層平滑的液膜，此種冷凝稱為膜狀冷凝；若凝液不潤濕表面，則會在表面上雜亂無章地形成小液珠并沿壁面落下，此種冷凝稱為珠狀冷凝。雖然珠狀冷凝的傳熱系數比膜狀冷凝的高十倍左右，但要保持珠狀冷凝非常困難，所以進行冷凝計算時，通?？偸菍⒗淠暈槟罾淠?。1) 垂直壁面上膜狀冷凝時的對流傳熱系數凝液膜的流型可采用液膜雷諾數Ref判斷：de—當量直徑，m；ub—凝液的平均流速，m/s。以A表示凝液的流通面積，P表示潤濕周邊長，w表示凝液的質量流率，則有 （16）當Ref1800時，液膜為層流狀態(tài)，但事實上，當Ref=30~40時，液膜已出現波動，由于此種現象非常普遍，麥克亞當斯（McAdams）建議采用關聯(lián)式： （17）λ—蒸汽在飽和溫度下的汽化熱，J/kg；L—垂直管或板的高度；ts—蒸汽飽和溫度；tw—壁面溫度；ρ—冷凝液的密度，kg/m3；k—冷凝液的導熱系數，W/（m2 ℃）。當Ref1800時，液膜呈現湍流流動，此時可應用柯克柏瑞德（Kirkbride）經驗式來計算h： （18）2) 水平管外膜狀冷凝時的對流傳熱系數對于水平管束，若水平管束在垂直列上的管數為n，可采用關聯(lián)式： （19）do—管外徑，m。在列管冷凝器中，若管束由互相平行的z列管子所組成，一般各列管子在垂直方向上的排數不相等，設分別為n1，n2，……nz，則平均的管排數可按下式計算： （20）3) 傾斜表面膜狀冷凝時的對流傳熱系數如果平板或圓柱與水平面的傾斜角為φ，則對層流流動，仍可采用上述公式，但需將代表重
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