【正文】 23） 由 （ 223）可得 1212lnmttt tt? ??? ?? （ 224） 將已知數(shù)據(jù)代入（ 224）可得：1212lnmttt tt? ??? ?? =3171ln3171?＝ ℃ 螺旋板換熱器傳熱面積 F 已知傳熱量 Q＝ 由傳熱方程式： mQ KF t?? （ 225） 由（ 225）變形可得 mQF Kt? ? （ 226） 將已知數(shù)據(jù) Q、 K、 mt? 代入（ 226）可得： mQF Kt? ? ＝ ? ＝ ㎡ 由查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以知道 ? ?1. 1 ~ 1. 2FF?實(shí) ＝（ ～ ）㎡ 選擇 F 實(shí) ＝ 34 ㎡ 螺旋板的有效換熱長度 YL [7] 2Y FL H? （ 227） 式中： YL — 螺旋板有效換熱長度 。m 將已知數(shù)據(jù)代入（ 227）可得 2Y FL H?＝ ? ＝ 15m 延安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第三章 幾何設(shè)計(jì) 螺旋板有效圈數(shù) YN 由前面的設(shè)計(jì)可知螺旋中心直徑 300d? ㎜，板厚 2?? ㎜，螺旋板的有效換熱長度 YL ＝ ，螺旋通道寬度 b1＝ 10 ㎜ , b2＝ ㎜。 不等通道寬度的螺旋板換熱器，其有效換熱圈數(shù) YN 為： YN ???2)2(4)2()2(212122121???????????? bbbbLbbdbbd )( 514)2 ()2 ( 2??????????????? （ 31） ＝ 圈 螺旋板圈數(shù) BN [7] 在本次設(shè)計(jì)中螺旋板是有外圈板的 BN ＝ YN ＝ 圈 螺旋體長軸外徑 0D 本設(shè)計(jì)中螺旋板終端的截面法線與中心隔板垂直，即長軸在中心隔板所構(gòu)成的平面內(nèi)如圖 31 所表示。 圖 31 中心隔板與螺旋體連接圖 所以 ? ? ? ?0 1 1 2 2BD d b N b b??? ? ? ? ? ? （ 34） 將數(shù)據(jù)代入（ 3— 4）可得： 第三章 幾何設(shè)計(jì) 22 ? ? ? ?0 1 1 2 2BD d b N b b??? ? ? ? ? ? ＝ (－ ＋ ) ＋ （ ＋ ＋ 2 ） ＝ m 前面設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)了螺旋體的外徑為 所以計(jì)算值與假設(shè)值之間相差為： 100% ?＝ % 所以前面的假設(shè)是可行的。 延安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第四章 流體壓力降 由于螺旋板換熱器流體壓力降的計(jì)算沒有一個(gè)較準(zhǔn)確的公式供計(jì)算螺旋板壓力降的時(shí)候選用。所以選擇幾種計(jì)算螺旋板壓力降的公式后分別計(jì)算出螺旋板冷、熱通道的壓力降后。比較它們的結(jié)果從中選擇一種最優(yōu)的計(jì)算螺旋板換熱器的壓力公式，確定得出最準(zhǔn)確的壓力降。 流體流動的壓力降的計(jì)算，在螺旋板換熱器中，流體流動的壓力損失受多方面因素的影響 第一種計(jì)算壓力降 p? 的方法： 因?yàn)槁菪ǖ罏榫匦瓮ǖ酪话銓⑵渥鳛橐酝ǖ喇?dāng)量直徑為直徑的圓管，按 Fanning（范寧）公式 [6]計(jì)算所得的值乘以系數(shù) ? 計(jì)算其壓力降。 其公式為： ?? *2 2edfLup ?? （ 41） 式中： f — 摩擦系數(shù)，對于鋼管， Ref ?? 或由圖 41 f 與 Re 的關(guān)系圖查得。 ?— 系數(shù)，與流速、定距柱直徑和間距有關(guān)，其值（ 2~3?? ） 其中取 ?? 。 在前面的計(jì)算中得到熱程通道的 1 ? m， L＝ 15m, u1＝ 20 m/s ρ 1＝ 70kg/ m3㎏ / 3m ， 1Re ＝ 1848000 將已知數(shù)據(jù)代入（ 41）可得熱程通道的壓力降為 ?? *21121eh dfLup ?? 98 70202118 48 ??????? ? ＝ 同理可以知道冷程通道的 de2＝ ， L＝ 15m， u2＝ 2m/s ρ 2＝ ㎏ / 3m ， Re2＝ 145527 將冷程通道的數(shù)據(jù)代入（ 41）可得 : ?? *22222ec dfL up ?? 43 99 ??????? ? = 第四章 流體壓力降 24 ? Re edv??? 圖 41 f 與 Re 關(guān)系圖 第二種計(jì)算壓力降的方法 ： 還是將螺旋通道的矩形通道作為以通道當(dāng)量直徑為直徑的圓管，按 Fanning （范寧）公式計(jì)算，并考慮其壁溫粘度 w? 的影響。 *2 ?????????? ??? wedfLup （ 42） 式中：摩擦系數(shù) f 近似采用流體流經(jīng)直徑為當(dāng)量直徑的圓管時(shí)的摩擦系數(shù)，其值可由 f 與 Re 關(guān)系圖 [6]查得。查得其熱程通道摩擦系數(shù) 1f? 冷程通道摩擦系數(shù) 2 ? 為求壁溫下的 粘度 w? ，需求出壁溫的大小 wt ，其求壁溫的大小 wt 的計(jì)算公式為： wt = ? ?ha a ahct T t?????? （ 43） 式中： aT — 熱流體的定性溫度 ℃ at — 冷流體的定性溫度 ℃ 已知熱流體的定性溫度： aT =85 ℃ 冷流體的定性溫度： at ＝ 34 ℃ 冷流體的傳熱系數(shù)： c? ＝ W/（㎡ C） 熱流體的傳熱系數(shù)： h? ＝ W/（㎡ C） 將冷、熱流體的定性溫度和傳熱系數(shù)代入（ 43）可得 wt = ? ?ha a ahct T t?????? 延安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 = ? ?34858773 .516535 .876535 .8734 ???? ＝ ℃ 當(dāng)螺旋板壁溫 wt =℃時(shí)，查得 w? ＝ 510? Pa s 已知熱程通道的各參數(shù)為 1 ? m， L＝ 15m, u1＝ 20 m/s ρ 1＝ 70kg/ m3㎏ / 3m ， 1Re ＝ 1848000 μ 1＝ 105 Pa s 將以上的已知數(shù)據(jù)代入（ 42）可得： 111211 *2 ?????????? ??? weh dLufp 0. 1 4552 ???????? ? ??????? ?? ＝ 已知冷程通道的各個(gè)參數(shù)為 de2＝ ， L＝ 15m， u2＝ 2m/s ρ 2＝ ㎏ / 3m ， Re2＝ 145527 2 ? ，μ 2＝ 10－ 3 pa s 將冷程通道的各個(gè)已知參數(shù)代入（ 42）可得： 222222 *2 ?????????? ??? wec dLufp 352 ???????? ???????? ?? ＝ Pa 第三種計(jì)算壓力降的方法： 此方法是基于直管壓力降的計(jì)算公式中以當(dāng)量直徑 ed 代替公式中的圓管直徑 d ，再針對螺旋板換熱器的具體情況確定阻力系數(shù) ? 值，其計(jì)算公式 公式 [1]為： 2**2?? udLp e?? （ 43） 在此次討論中 1 0 0 0 0 R e 1 0 0 0 0 0?? 的范圍，計(jì)算流體阻力系數(shù)的公式可以近似定距柱來定。 選擇具有圓柱狀定距柱的通道窄：?? （ 44） 熱程通道的壓力降 ： 將 1848000Re 1 ? 代入（ 44）可得： 第四章 流體壓力降 26 1 ? ?＝ 已知熱程通道的各個(gè)參數(shù)為： 151?L m 1 ? m 201?u m/s 701?? ㎏ / 3m 將上面熱程通道的各個(gè)已知數(shù)據(jù)代入（ 4— 3）可得： 2** 12111?? udLpeh?? ＝ 2 2 ??? ＝ Pa 冷程通道的壓力降： 將 145527Re 2 ? 代入（ 44）可得： ???? 已知冷程通道的各個(gè)參數(shù)為： 152?L m ?d m 22?u m/s ?? ㎏ / 3m 將上面冷程通道的各 個(gè)已知數(shù)據(jù)代入（ 43）可得： 2*e* 22222?? udLpc ?? 2 1504 2 ???? ＝ Pa 確定壓力降 ： 通過以上三種計(jì)算壓力降的方法中的結(jié)果比較中可以看出，第二種方法計(jì)算出來的壓力降相比其他幾種 方法計(jì)算出來的壓力將要小（ 2～ 3）倍。因?yàn)樵诘诙N的計(jì)算方法中它只考慮了流體粘度的影響，在螺旋板換熱器中流體的粘度對其壓力降的影響不是很大的。因?yàn)樵谄渎菪鞯耐ǖ乐衅淞魉俦容^穩(wěn)定，流動方向?yàn)檫B續(xù)性的變化，避免了死區(qū)和回流。從圓心到殼體半徑方向上存在著較大的速度梯度，使螺旋板邊界層呈螺旋流動，使邊界層減薄及分離。這樣就會使得其粘度對螺旋板壓力降的影響較延安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 小。所以在計(jì)算螺旋板壓力降的時(shí)候一般不采取第二種計(jì)算方法。 第三種計(jì)算螺旋板換熱器壓力降的時(shí)候是按照計(jì)算直管壓力降的方法來確定一個(gè)阻力系數(shù)，而且它還要視 定距柱的形狀，通道的間距來確定其選擇具體的阻力系數(shù)。還具有局限性。因?yàn)橐?1 0 0 0 0 R e 1 0 0 0 0 0?? 時(shí)，其公式才使用，不具有普遍性。 第一種計(jì)算螺旋板換熱器壓力降的大小?？紤]到流體流動的壓力損失受定距柱間距、定距柱的數(shù)目、通道長度、螺旋圈數(shù)、流體速度等影響。第一種方法是為了簡化按（ Fanning ）公式乘以一個(gè)系數(shù) ? 。其選擇 ? 的不同就有 不同的壓力降。所以在選擇計(jì)算螺旋板壓力降的時(shí)候應(yīng)選擇第一種方法。所以在本設(shè)計(jì)中冷熱通道的壓力降為： hp?? Pa ?? cp Pa 第五章 螺旋板的強(qiáng)度與剛度 28 第五章 螺旋板的強(qiáng)度與剛度 由螺旋板