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塑料换热器结构设计 5.换热盘管的设计计算； 3.蛇形盘管换热器传热系数K的计算 盘管的以外侧面积为基准的传热系数K可按如下过程计算 K=1/(R1+R2+R3+R4) 式中： R1——管内对流换热热阻，（m2?K）/W； R2——管外强制对流换热热阻，（m2?K）/W； R3——管壁热阻，（m2?K）/W； R4——江河水污垢热阻，取5.28（m2?K）/W。 塑料换热器结构设计 5.换热盘管的设计计算； （1）管内热阻计算 根据计算，在蛇形盘管内流动的乙二醇溶液处于稳流状态，对于管道内的强制对流传热，计算对流放热系数我们采用普遍关联式Dittus–Boelter公式。加热流体时，n = 0.4;冷却流体时，n = 0.3。 塑料换热器结构设计 5.换热盘管的设计计算； （2）管外强制对流热阻计算 由于本文采用沉浸式蛇形管换热器，管外换热采用最为常见的外掠管束换热，即管外为强制对流换热。本文采用叉排排列。因此按如下公式进行计算 塑料换热器结构设计 5.换热盘管的设计计算； （3）管壁热阻的计算 （4）单根换热管管长计算 塑料换热器结构设计 5.换热盘管的设计计算； 4.压降计算 沿程损失 局部损失 总能量损失 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 图4.3 管子在管板上的排列 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 指标 规格 指标 规格 管外径 mm 6.0 壁厚 mm 0.5 导热系数 W/（m?K） 0.44 密度kg/m3 940 工作温度 ℃ -40~60 价格 元/kg 20 表4.4 HDPE管材规格 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 设计选择管束并联管数量为19，管中心间距15mm，管束外径66mm。管束排列方式如图2.4。 图4.4 管束排列方式 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 图4.5 单组换热器结构 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 图4.6 单组换热器平面图 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 图4.7 管板上管束排列 图4.8 管束在管板上的具体排列方式 塑料换热器结构设计 6.塑料换热器结构形式计算。 图4.9 多组换热器并联组装结构 概要 1、研究背景及意义 3、本文的主要内容 4、塑料换热器结构设计 2、研究进展及存在问题 5、塑料换热器性能计算与分析 6、结论 塑料换热器性能计算与分析 Matlab计算程序 塑料换热器性能计算与分析 图5.1 换热器传热系数及压降随管内流速变化的规律 塑料换热器性能计算与分析 图5.2 换热器传热系数及压降随管外污水流速变化的规律 塑料换热器性能计算与分析 图5.3 换热器传热系数及压降随管径变化的规律 图5.4 换热器管材总价随管径变化的规律 塑料换热器性能计算与分析 图5.5 换热器传热系数及压降随换热管壁厚变化的规律 图5.6 换热器管材总价随管壁厚变化的规律 塑料换热器性能计算与分析 由公式（2.12）知，涉及管间距的计算过程主要为管外强制对流努赛尔数的计算。由于我们选取等边三角形叉排法，所以管间距比值恒定。从而努赛尔数不因叉排管间距变化而改变。 但管间距的变化，将会导致管外污水流速和流动状态发生变化，影响换热器换热效果。管间距对换热器换热特性的影响归根结底还是污水流速对其的影响。可以根据实验研究，本文不做讨论。 塑料换热器性能计算与分析 图5.7换热器传热系数及压降随并联管管数变化的规律 塑料换热器性能计算与分析 图5.8不同管径壁厚换热器传热系数及压降的变化规律 图5.9不同管径壁厚换热器管材总价的变化规律 概要 1、研究背景及意义 3、本文的主要内容 4、塑料换热器结构设计 2、研究进展及存在问题 5、塑料换热器性能计算与分析 6、结论 结论 综上所述，本文塑料换热器设计采用φ 6x0.5的换热管，管束排列采取等边三角形叉排排列，管间距0.015m。管外污水流速选用常见江河水流速0.5m/s。 满足冬季换热量Q=200000W、压降=10m，并联管管数334。最终所设计塑料换热器传热系数为462W(m2.K)，压降为9.98m，管材成本为745.5元。 夏季换热量Q=240000W、压降=10m，并联管管数370。最终所设计塑料换热器传热系数为488 W(m2.K) ，压降为9.93m，管材成本为847.6元。 按照夏季工况设计。 未来工作展望 针对本课题未来工作的展望如下： （1）将设计完成的高密度聚乙烯换热器加工成实物，进行试验。验证塑料换热器在实际工况下，其传热系数是否与理论分析存在偏差。 （2）验证换热器各参数对换热器传热系数的影响规律。 （3）根据实验结果，针对管径、管壁厚等设计参数提出进一步设计优化方案。 致谢 感谢汤珂