热交换器内流动及传热特性计算基础.doc

热交换器内流动阻力引起的压降，是衡量运行经济效果的一个重要指标。如果压降大，消耗的功率多，就需要配备功率较大的动力设备来补偿因用力降低所消耗的能量。 由流体力学可知，产生流动阻力的原因与影响因宏可归纳为：流体具有就性，流动时存在 着内麻撩．是产生流动阻力的根源；固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部 发小相对运动．为流动阻力的产生提供了条件。所以流动阻力的大小与流体本身的物理性质、 流动状况及壁向的形状等因素有关。 热交换器中的流动阻力可分两部分，即流体4壁而间的摩擦阻力；流体在流动过程中，由 于方向改变或速度突然改变所产生的局部阻力。 管壳式热交换器的管程阻力和壳程阻力必须分别计算，由于阻力的单位可表示成压力的 单位．故一般用庆降A尸友示。如果阻力过大，超过允许的范同时，则密修改设计，以便使所设 计的热交换器比较经济。管壳式热交换器允许的爪降如表2．10所示。 4．1 智程阻力计算 管壳式热交换器管程阻力包括沿程阻力、回弯阻力和进、出口连接管阻力等三部分．因而 式中 A尸* —管程总阻力，P，； APi——沿程阻力，P，； A尸r——回弯pK力，P纠 APH——进、出u连接管阻力，Pa 沿程阻力APi，可用下式汁算： 式中 A 莫迪(M。。dy)圆管摩擦系数； ／，——一范宁(Fanning)雍撩系数，也可称为摩擦因于，／ 2．35中； Jl——阅管内径，对非圆形管道，用水力直径，”； L一—一管程总长，m； 厂——管内流体在平均温度下的密度，kg／nl z 叫—— 管内流体流速川／s 4i——管内流体熟度枚正阅子 半久G＞2100时．个＝(A／y w)。? 当R5＜210。时，4l＝(y小w)”z 回弯阻力用下式计算： 式巾 Zl一管程数。 进出门连接管阻力的计算可用下式 当乐降较大，进出r1连接管乐降相对较小时．可略而不计。严格讲，在气体非等湿流动时 还会受到冈气体的加速而产生的附加阻力APa以及因浮力作用而引起的内阻力A尸，，这样 从的流动阻力为 AP＝AP、十APl十APl十A尸* 此处APi、A5’为摩擦阻力和局部阻力，至于APl和AP5的计算可见6，2节。 2．4．2 完程阻力计置 刘于相同的雷诺数，天程摩擦系数大于管程庶擦系数，因为流过管柬的流动有加速、方向 变化等。但壳程的压降不一定大，因压降与流速、水力直径、折流板数、流体密度等合关．因此 在同样的雷诺数时，壳程压降钉可能比管程低。内于壳程流体流过管束时的流路比较复杂，因 而有小少学者对壳程阻力进行了许多研究[作。一般认为，对于无折流板时，可用管程阻力公 式计算壳程阻力，也有的文献‘推荐，错流流过光滑回管管束时，可用以下的公式计算壳程 阻力(在Rf＝10”一i×l o‘范围内)； 顺列管束： 错列管束： 式中 N——流体横掠过的管排数目； Mm“一 最窄流通截面处的流速们／s。 对于装有弓形折流板的壳程阻力，还是要抡在廷克流路分析基础上发展起来的贝尔计算 法能反映客观情况，具有比较好的准确性，其计算方法如下： (1)囱图2．36查取理想管束的摩擦系数八。 (2)计算每一理想错流段阻力APM 式个 A4s——壳程流体质量流量，kg／s。 (3)计算每一理想缺n阻力AP wh 当Rf＞100时