欢迎光临苏州爱尔玛特环保节能科技有限公司!联系电话:13776178696
logo

行业资讯

Product categories

联系我们

  • 苏州爱尔玛特环保节能科技有限公司
  • 手机:0512-53371508
  • 电话:0512-53371508
  • 联系人:13776178696
  • 邮箱:aiermat01@126.com
  • 地址:太仓市城厢镇常胜北路33号10幢

4.2.2设计例

日期:2021-10-21 00:58:46点击:343

4.2.2设计例
下面针对管内是单相流体的情况,举例说明空冷器的设计计算方法。
4. 2.1设计一台空气冷却器,用于由某设备排岀的热水的冷却。
已知,热水流量:
=130 t/h = 36. 1 kg/s热水压力为0.5 MPa热水进入空冷器温 度:;热水流出空冷器温度:,取水的平均比热容cp = 4. 2 kJ/ (kg •℃)。
解首先,进行初步设计。
(1) 由管内介质的给定参数计算热负荷。
(2) 选择空气的设计气温。
首先,根据当地气象资料,日最高气温的年平均值为15
,考虑一定的安全系数,本 设计选择=16作为设计入口气温。
(3) 选择空气的出口温度和空气温升。
空气的出口温度要低于管内介质的出口温度40
设计选择空气出口温度为=34℃,比水的出口温度低6 ℃空气温升为
(4) 空气流量确定,由热平衡式
(5) 迎风面空气质量流速的选择。
(6) 空冷器所需总迎风面积。
(7) 翅片管束的尺寸及数目。
选择:管束长度L=12.0 m,宽度W=3.0 m,则单个管束迎风面积:
o 迎风面上管束数目,选取M =6,则总迎风面积为F=36 mx6 m = 216 m2 o
实取迎风面质量流速为
(8) 翅片管参数的选择和计算。
基管尺寸:
基管材质:碳钢3078翅片外径:50 mm翅片高度12.5 mm翅 片厚度t = 0. 5 mm翅片节距0 = 2.3 mm 翅片材质:AL加工方式:钢/铝轧制复合翅 片管。
翅化比的计算:
单翅片外表面积
翅片间裸管面积
1个节距内翅片管外表面积
1个节距内的光管外表面积
翅化比:
(9) 翅片管束的参数选择和计算。
翅片管横向管间距
=56 mm考虑管束的边框宽度为2x100 mm横向管排数= (3 000-200)/56 = 50排,考虑到管束为叉排(错排)排列,取=48排。
(10) 传热面积的确定。
翅片管有效长度
单支翅片管有效传热面积(以基管外表面为基准)
单排翅片管传热面积
单管束传热面积,取管束纵向为4排管
空冷器总传热面积
翅片管总根数
(11) 风机的选择和相关参数。
风机风叶直径:
风量和风压功率/叶片数37 kW/4 片;台数6台;单台迎风面积总迎风面积总风量6x 54xl04( )=
20℃时的空气密度为1. 2 kg/m3,空气总质量流量为= 1 080 kg/s,变频调节至与(4)中确定的754 kg/s接近。
(12) 风机和管束的平面布置如图4. 2. 1所示。
以上设计属于初步设计,下面,需逐项进行精确计算,以验证上述初步设计的可靠性, 并可根据情况做必要的修改。
(13) 空气最窄流通截面上质量流速的计算。
1个翅片节距(2. 3 mm)内的迎风面积
1个翅片节距内的最窄流通面积
最窄截面与迎风面积之比
 
 
图4. 2. 1风机和管束的平面布置

最窄流通截面上的空气质量流速
(14) 翅片管外换热系数的计算。
由关联式(2. 2.7)可知
式中,空气在平均温度25℃下的物性为:导热系数:A=0. 025 51 W/(m •);黏度= 1.849xl0-5kg/(m • s)普朗特数:Pr = 0. 729 6基管外径:翅片间隙:Y= 0. 023-0.000 5=0.001 8 m翅片高度:H=0.012 5 m最窄流通截面上的空气质量流速: =7. 645 kg/(m2 • s) o
将上述各参数代入式(2. 2. 7),计算结果为
(15) 翅片效率的计算。
应用环形翅片效率的简化计算式(2. 4. 7)
式中为换热系数为翅片材质AL的导热系数,=200 W/ () 为翅片厚度, = 0. 000 5 mL为翅片高度,L = H = 0. 012 5 m=L +/2 = 0. 012 75 m为翅根半径,=0. 012 5 mo
计算结果为 

翅片效率: 
(16) 以光管外表面为基准的换热系数ho的计算。

计算式: 
其中,为翅片外表面积
为翅片之间的裸管面积
为光管面积
代入上式
(17)管内换热系数的计算。
翅片管总数
N=1 152
2排管为1管程,则管程数为2,每一管程的翅片管数为
N/2 = l 152/2 = 576
管内水总流量为
130 t/h = 36. 1 kg/s = 0.037 
管内水总流通截面积
管内水质量流速
管内水平均流速
管内雷诺数

式中,为水的密度,= 970 kg/m3 为水的黏度,为水 的流速o
代入式(2. 6.2),管内水的换热系数为
式中,分别为水在平均温度下的导热系数和普朗特数。
(18)传热系数
的计算。
以光管外表面积为基准的传热系数为
式中,。分别是管内水和管外空气的污垢热阻,见第2. 9节;为基管与翅片之间 的接触热阻,见第2. 10节。
总热阻: 
传热系数: 
(19)空冷器传热温差计算,见第2. 11节.
修正系数F的计算
查图 2. 11.3,F=0. 9
(20)传热面积的计算
按步骤(10),初步设计中选用的总传热面积为
该面积大于精确设计的面积
因而初步设计的结果是安全的,设计余量约40% ,可采用初步设计结果,无需重新计 算和修改。
(20)空气流动阻力计算。
由式(2. 2. 9)和式(2. 2. 10)


 
式中/为阻力系数;N为纵向管排数为最窄流动截面上的质量流速,= 7. 645 kg/( m2 .s) Db为基管外径,为翅片管的横向管间距,= 0. 056 ms2为纵向管间距,为空气在平均温度下的密度, 为空气黏度,
代入上式得
此阻力值远远低于风机在标准情况下的阻力170 Pa,说明风机有较大的阻力储备。 ⑵)讨论。
该计算例中管内换热系数较低,
,这是由于管内流速较低造成 的,=0.205 m/s。为了增加管内流速,应尽量减少管内流通面积,在一定的传热面积下, 增加管子长度是减少管子数目有效的技术措施,这也正是在本例中,选取翅片管长度为
12 m的原因。
此外,传热面积的安全系数较大,这对于空冷器的设计是必要的,它可以适应众多参 数的变化,尤其在炎热的夏季,当实际气温高于设计气温时,仍可满足热流体出口温度的 要求。

上一篇:4.2单相流体空冷器的设计计算

下一篇:4.2.2设计例

Copyright © 2020-2023 苏州爱尔玛特环保节能科技有限公司 All rights reserved 联系人:黄经理 地址:太仓市城厢镇常胜北路33号10幢 备案号:苏ICP备20027618号 技术支持: 核心词专业优化
  • 返回顶部
  • 13776178696
  • 0512-53371508
  • 微信公众号