管壳与热管换热比较.doc

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1、热管与管壳换热管的传热性能的分析比较一、有一热管，蒸发段和冷凝段的长度均为L，内外径分别为，，热管的总传热系数为（以蒸发段的外表面为换热面，面积为A），热管的材质为碳钢，工作工质为水。则根据传热热阻公式有：--热管加热段表面传热系数，--热管冷却段表面传热系数，--热管加热段、冷却段的管壁导热热阻，--管内工质的相变热阻，--管壁的导热系数，二、有一换热管，长度为2L，内外径分别为，,换热管的总传热系数为（以换热管外表面为换热面，面积为2A），换热管的材质为碳钢。则根据传热热阻公式有：--换热管管外表面

2、换热系数，--换热管管内表面换热系数，--换热管管壁导热热阻，--管壁的导热系数，三、①流体横向外掠单管的准则式：C,--修正系数--流体横向外掠单管的表面换热系数，--特征长度，--流体导热系数，----特征流速，/s--流体的运动粘度，--=--流体密度，kg/--流体比热容,J/(kg)式中：C及值见表3-1；定性温度为（）/2；特征长度为管外径，特征速度为通道来流速度。该式对空气的实验温度验证范围为=15.5~980℃，=21~1046℃。表3-1ReC0.4~40.9890.3304~400.

3、9110.38540~40000.6830.4664000~400000.1930.61840000~0.02660.805②管槽内湍流强制对流传热关联式：--管槽内湍流强制对流表面换热系数，--特征长度，--流体导热系数，，与前面提到的表达式一致加热流体时，=0.4；冷却流体时，=0.3。此式适用于流体与壁面温度具有中等温差的场合。定性温度为流体平均温度（即管道进、出口两个截面的平均温度的算术平均值。特征长度为管内径。实验验证范围为=，=，。所谓中等温差，其具体数值视就算精确程度而定，有一定的幅度。一

4、般说，对于气体不超过50℃；；对于水2030℃；对于大的油类不超过10℃。四、由传热公式，已知相同长度的换热管的换热面积是热管的两倍，得出当=2时，在相同的温差下，他们传热功率相等。当热管和管壳换热管在相同的工况下换热时，初略比较、的表达式可以得出，<2,所以可以得出：在不加肋片的情况下，单根相同长度的管壳换热管的传热效率优于热管。五、加上肋片之后换热情况①单个肋片效率：②肋面总效率：--两个肋片之间的根部表面积--肋片的表面积③整个肋面的换热量--光管外表面积--所有肋片与根部面积之和,--流体与整个

5、表面的传热系数，对光管和肋片管有一定的差别，这里暂不加以区分。--肋化比，--肋基部与流体的温差由以上式子可以得出，给光管加上肋片后，其总传热量增加了倍，等同于其换热系数（换热面积为光管表面积）增加了倍。所以，对于第一章的热管，当在加热段和冷却段分别加上肋片后，其总传热系数（以蒸发段的外表面为换热面，面积为A）：对于第二章的管壳式换热管，由于结构的限制，只能在管外加上肋片，管内可以采用螺纹管强化换热，假设采用螺纹管后换热系数能增加倍，则其总传热系数（以换热管外表面为换热面，面积为2A）：当在用于两流速相

6、差不大的气体的换热时，换热热阻主要存在于表面对流换热上，这时可以忽略管壁的导热热阻及热管内工质的相变热阻（与表面换热热阻相比属于小量），且相差不大，若不加肋片，数值也相差不大，加上肋片之后近似增大倍（的值与肋片表面与流体的换热系数，肋片导热系数以及肋片形状有关，越小，的值越大），近似可以增大倍，由于气体的表面换热系数较小，所以是远小于的，即是大于2的。所以在两气体之间的换热一般采用热管式（加肋片）换热器。对于气体和液体，以及液体和液体之间的换热，由于液体的表面换热系数较大，肋化效率不高，所以在加肋片方面

7、热管与管壳式换热管相比没有绝对的优势。下一章将结合具体工况来计算比较。五、以热水与有机工质R245fa之间的换热为例，具体分析单根热管与管壳式换热管的传热性能。假定热水的定性温度为70℃,压强为0.2MPa,流速为1.5m/s,在管壳式换热管中走管内。R245fa的定性温度为50℃(不考虑相变)，压强为0.5MPa,流速为1.5m/s。热管冷热端长度均为1m,换热管长2m，具有相同的内外径21mm、25mm。①计算不加肋片时的的数值对于，,，=0.0266,=0.805，Pr=2.55计算得=9448.

8、1对于，,,=0.0266,=0.805，Pr=5.07计算得=2320.3通过查阅资料取=0.0055K/W计算得=909.1另外，计算得水侧表面换热热阻，工质R245fa侧，管壁导热热阻，相变热阻。对于，假定管外流体横掠单管，，=0.0266，=0.805，Pr=5.07计算得=2320.3对于，，，Pr=2.55，=0.3计算得=7746.8计算得=1637.9另外计算得管内换热热阻=管外换热热阻管壁导热热阻比较的数值，很明显，分析比