热管设计基础计算.docVIP

第二章 基础计算 2.1 物性数据的选择和计算 淡水日产80 吨，热水进入温度为80——90℃，取=90℃ 流入淡化机的冷海水温度在15——20℃，取为18℃ 热水流出淡化机的水温取为=70℃。 在-0.09MPa下查得饱和温度下的为44℃。 海水的定性温度为：℃ （2.1） 冷海水的定性温度为：℃ （2.2） 热流体在80下的物理性质有： 冷流体在31下的物理性质有： 表2.1 物理性质总结 物质 物 质 热海水（80℃ 冷海水（31℃ 密度 971.8 995.35 比热 4.195 4.174 导热系数 0.675 0.6196 普兰特准数 2.11 5.309 粘度 2.2 估算热管的工作温度： 已知：℃，℃ 则热管工作的平均温度为：℃ （2.3） 2.3 推动力的计算： ℃ (2.4) 2.4 热负荷的计算： 取海水的蒸发量为，η= （2.5） 则有： /0.9 = 取 2.5 确定冷海水质量流量，热海水质量流量 热海水进口质量流速为： 可得： 冷海水进口质量流速为： 热海水进口流量为： 冷海水进口流量为： 2.6 传热面积的计算 前面可知： ℃ 设热管蒸发段长度为 冷凝段的长度为 （2.6） 2.7 传热管数目的计算 （2.7） 按正三角形排列 管子查表取标准为613根，六角形层数为13层。 2.8 每根热管的传热能力 （2.8） 2.9 筒体内径的计算 由于管间距离为：t=(1.25?1.5)d0 ,取t=1.45d0 筒体内径为： 所以： 取标准，则更改为28，板间距离，按等间距布置。 表2.2阶段数据总结 总热量Q（KJ） 管间距离 t (mm) 热管总数N 单根热管传热量 q(kw) 筒体内径 (mm) 2700 46 613 4.4 1300 管子到管壁最近距离mm 热管外径mm 蒸发段长度m 冷凝段长度m 系数k 28 0.032 1.8 1.1 2400 2.10 总传热系数的验算 热流体侧传热系数的计算 对于常用的管式换热器，由于壳体是一个圆筒，故各排的管数不同，而且大多都装有折流板，由于流向和流速的不断变化，当－时可用下式： （2.9） 式中：雷诺数 当量直径、 普兰特常数 当量直径： = =41mm 本设计取为： 折流板数目： = 冷流体侧管外传热系数的计算： 由于液体有相变化沸腾传热，所以通常用下面的公式： （2.10） 式中各符号表示如下： 取决于加热表面液体组合情况的经验常数。 饱和液体的定压比热， 饱和液的普兰特准数。 热量通量， 饱和液体的粘度， 分别为饱和液体和蒸汽密度， 液体-蒸汽界面的表面张力， 系数，对水S=1.0，对其它S=1.7 重力加速度， 蒸发潜热， 查水在44时的物性 把各数据代入公式则有： 蒸发段换热系数的计算： 查《两相闭式热虹吸传热过程及具非线性特征研究》中可知： 蒸发段管内换热系数： （2.11） 在考虑热损失的情况下： 在前面可知： 查《两相闭式热虹吸传热过程及具非线性特征研究》中式3.7可知： 由上式有： 由3.8式可以知道： ℃ ℃ 蒸发段管内换热系数为： 冷凝段管内换热系数的计算： 查《两相闭式热虹吸传热过程及具非线性特征研究》中可知： 冷凝段管内换热系数： （2.12） 查《两相闭式热虹吸传热过程及具非线性特征研究》中式3.10可以知道： ℃ 冷凝段管内换热系数： = 总传热系数K的计算： （2.13） ——蒸发段管外放热系数； ——冷凝段管外放热系数； ——蒸发段管内换热系数； ——冷凝段管内换热系数； ——热管外径； ——热管内径； ——材料导热系数； +0.00009 则有： 2.11 K值的比较 ％=