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1、热管换热器气浦横掠热管束对流换热的计算郊宏新等一65一!雄)渔{龚续料幸璐攀热管换热器气流横掠热管束对流换热的计算郭宏新徐通明南京化工大学热管技术研究院(江苏省南京市21仪力9)·:摘要采用等雷诺数法对以高频焊接翅片管为热管元件的气气热管换热器的传热特性和阻力特性进行了实较研究.通过对实孩数据的回归,提出了相应的数学计算式,并根据对热管换热器现场使用结果的实侧情况,对这.为热管换热器的设计提供了依据.些计算式进行了必要的修正:主班词热I翅片工娜旋形对流传热错流的计算方法,,,,目前为了强化传热:R,可用式(l)形式表热管换热器热管元件管式中
2、风管外热阻,—壳一般采用高频焊接螺旋翅片管换热器内热管示;,,2,3S‘束的主要热阻是气流横掠热管束外部的对流换RRR沂管内热阻其计算公式见参考一热.在传热学中有关气沈横掠管束的关联式,一文献【l].般是针对光管管束的计算公式.随着热管技术的压力降计算公式为.一不,一厂以(4)断发展人们对管外强化传热的概念逐步深AP劣攀二、化.现在热管元件多采用翅片管来提高管外对流‘召,J4厂州P、凡/的传热性能,特别是工艺简单实用、价格低廉的实脸采用等雷诺数法,即保持冷热两侧的雷高频焊接翅片管得以大量应用.因此有必要通过诺数基本相等,从总传热系数中分离出
3、管外膜传,,、、实狡以及相应的数据处理得出气流横惊热管换热系数在符合相似理论的几何流速分布沮度,,热器管束的传热特性和阻力特性的数学关联式分布以及压力梯度相似的基础上冷热两侧传热为热管换热器的设计提供必要的理论依据.关系式和压力降关系式中的指数项和系数项的数值均应相等.l实验数学模型的建立此时传热关系式为_,.热管换热器热管管束的设计计算主要与气流_。_了编一习至刃万“压甲一;一甲。·一。、.,气~几石丁百尸丁的膜传热系数和阻力系数有关因此’’浮、价之实脸研究丫了‘甄Pr卜/主要考虑上述与两系数有关的流体的流速、沮一’·一y度、物性、管束几
4、何尺寸、排列形式、管间距等相(责c)(5).关因素其数学表达式为”。:++。··/.凡.丫/.凡a式中c=乃-加-=,---R留1Pr二1诀卜1告】(l)奥汀哟俘。李。、李一⋯一、D/、Daz/人/人,/“人._。二º人一,.R宁r0甲丁间丢矛《笋(%)r人’,,‘,,’,.式中:nnAAB,F压力降关系式为m,m待定系数.·,—,m,R、=兰(。实脸中的热管换热器采用重力式热管它的岑芳,卿图踢传热过程可简化为6个传热环节并构成下面的,川对式(5)和式(7)取对数并令串联热回路’’,+RZ+R,+R,+R‘+R,a=a=mR=R(3)
5、堪m,lg一肠一炼油设计l望拓年第肠卷第2期,,’b=nb=n三角形排列:,’.,.,.,.,.x=址R亡、x=堪R几凡=00570063006800740079nnn厂19丫y’=堪犷凡=0.057,0.063,0.069,0.074,0.082r。幻以则可表示为试验中维持一个蒸发段管外热流体的平均沮.、夕二a+bx(8)度不变通过改变冷热流体的流量来改变热负’’,,,y’=a+bx(9)荷达到稳态后测定传热量Q和对数平均温差,式(8)和式(9)即为该研究中的基本实验数学△‘等计算出总传热系数K.关系式.实验中使用镍铬一考铜热电俱浏温,用
6、笛形、,均速管及差压变送器侧定流速及差压所有参数2实验装置及实验参数选择经A/D转换板传送到微机系统自动检测和进行,.实验是在工业换热器热风模拟试脸台上进行工况校核共测试了30多个工况点,.的实验装置流程见图13实验结果及其说明3.1实验结果(l)根据对实验数据的回归处理,再考虑到热管元件近管壁面的温度修正,得到下列准则方程:¹三角形排列一0.‘’乃Nu54R‘一图l试验装且流程啊群(影设犷l一闸闷;2一侧速点;3一侧沮点;4一热管换热器;(10)乡一谁烧室;6一混合档板·“一“、f=‘”,‘,R‘一”(,1)图1中热管换热器是由外径32n
7、刀卫翅高15一备).、、一((备)翅间距6.3扣n扣n翅厚12〔nrn的碳钢水重~,,力式热管组成蒸发段和冷凝段各为40绝º矩形排列,~’”。”、·””””’‘一川一热段为2一管束的~排列使用了三角形(叉排)和矩形(顺脉(%)(哥倒排)两种排列形式.详见图2.(12)·。,一以介,‘SR、一一一(13)况1OL(鲁丫(告)*林厂}、卜勺川材勺川7认-明,热管管束的排列方式以及工卜(2)实验结果表}厂冬〕令、口以口换热器纵向的总管排数对传热系数有一定的影卜六卜,军响结果见表1及图3.爵J叶圈2管束排列形式表1普排修正系橄试验参量为:排数N81
8、012‘,,,,修正系数几=2(X),C24()℃280℃320,C380,C三角形排列0.8刀0.9犯0.臾口R汽=6(洲洲)一14口以)矩形排列0.8260.9120.{尧话
