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1、一、銅盤管換熱器相關(guān)計(jì)算
條件：600kg水 6小時(shí)升溫30℃單位時(shí)間內(nèi)換熱器的放熱量為q
q=GCΔT=600*4.2*10^3*30/(6*3600)= 3500 w
盤管內(nèi)流速1m/s，管內(nèi)徑為0.007m，0.01m，
盤管內(nèi)水換熱情況：
定性溫度40℃
定性溫度50℃
管徑0.014m
Re 21244.31
Re 25179.86
管徑0.20m
Re 30349.01
Re 35971.22
湍流范圍：Re=10^4~1.2*10^5
物性參數(shù)：
40℃飽和水參數(shù)。
黏度—653.3*10^-6 運(yùn)動(dòng)黏度—0.659 *1
2、0^-6 普朗特?cái)?shù)—4.31 導(dǎo)熱系數(shù)—63.5*10^2 w/(m. ℃)
求解過程：
盤管內(nèi)平均水溫40℃為定性溫度時(shí)
換熱銅管的外徑，分別取d1=0.014m d2=0.02m
努謝爾特準(zhǔn)則為
＝1.2*0.023*21244.310.84.310.4=143.4 （d1）
＝1.2*0.023*30349.010.84.310.4=190.7 （d2）
管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)為
=143.4*0.635/0.014=6503.39 （d1）
=190.7*0.635/0.02=6055.63
3、 （d2）
管外對(duì)流換熱系數(shù)
格拉曉夫數(shù)準(zhǔn)則為（Δt=10）
=9.8*3.86*10^-4*10*.0163/(0.659*10^-6)2=356781.6 （d1）
=9.8*3.86*10^-4*10*.0223/(0.659*10^-6)2=927492.9（d2）
其中g(shù)=9.8 N/kg
為水的膨脹系數(shù)為386*10^-6 1/K
自然對(duì)流換熱均為層流換熱（層流范圍：Gr=10^4~5.76*10^8）
=0.525(356781.6*4.31)0.25=18.48755 （d1）
=0.525(927492.9*4.31)0.25=23
4、.47504 （d2）
其中Pr普朗特?cái)?shù)為4.31
對(duì)流換熱系數(shù)為
=18.48755*0.635/0.014=838.5422 （d1）
=23.47504*0.635/0.014=677.5749 （d2）
其中為0.635w/(m. ℃)
.傳熱系數(shù)U
=1/6503.39+1/838.5422+1/393=0.003891
U=257.0138 （d1）
5、
=1/6055.63+1/677.5749+1/393=0.004186
U=238.9191 （d2）
hi－螺旋換熱器內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) J/㎡s℃
ho－螺旋換熱器外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) J/㎡s℃
δ－螺旋換熱器管壁厚 m δ=1m
λ－管材的導(dǎo)熱系數(shù) J/ms℃ λ=393W/m℃
ko－分別為管外垢層熱阻的倒數(shù)（當(dāng)無垢層熱阻時(shí)ko為1） J/㎡s
6、℃ 自來水 ko=0.0002㎡℃/W
換熱器銅管長度 =3500/10/257.0138/3.14/0.014=27.1 （d1）
A=1.53
=3500/10/238.9191/3.14/0.022=21.2 （d2）
A=1.65
二、集熱面積的相關(guān)計(jì)算（間接系統(tǒng)）
條件：加熱600kg水，初始水溫10℃，集熱平面太陽輻照量17MJ/㎡以上，溫升30℃，
=9.5㎡
式中
—間接系統(tǒng)集熱器總面積，㎡
—集熱器總熱損系數(shù)，W/（㎡℃）
對(duì)平板集熱器，宜取4～６W/（㎡℃）
對(duì)真空管集
7、熱器，宜?。薄瞁/（㎡℃）取1
—環(huán)熱器傳熱系數(shù)，W/（㎡℃）
—換熱器換熱面積，㎡
—直接系統(tǒng)集熱器總面積，㎡
—日均用水量，kg
—水的定壓比熱容，kJ/（kg℃）
—出水箱內(nèi)水的設(shè)計(jì)溫度，℃
—水的初始溫度，℃
—太陽保證率，%；根據(jù)系統(tǒng)的使用期內(nèi)的太陽輻照、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)以用戶要求等因素綜合考慮后確定，宜為30%～80% 取1
—當(dāng)?shù)丶療岵晒饷嫔系哪昶骄仗栞椪樟縦J/㎡
—集熱器的年平均集熱效率；根均經(jīng)驗(yàn)值宜為0.25～0.5 取0.6
—出水箱和管路的熱損失率；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值宜為0.20～0.30 取0.2
結(jié)論：
1） 換熱器入口流速在1 m/s
8、 左右
2） 保證換熱器內(nèi)的平均溫度在40℃左右
3） 換熱器的入口壓力不低于0.2 5MPa
三、換熱器計(jì)算
1.傳熱面積
(2.1.1)
A— 傳熱面積 ㎡
Q—傳熱量 J/s
U—傳熱系數(shù) J/㎡s℃
ΔT－平均溫度差 ℃
2.平均溫度差（考慮逆流情況）
（2.2.1）
其中
Tc—冷流體溫度 ℃
Th—熱流體溫度 ℃
下標(biāo)1為入口溫度，下標(biāo)2為出口溫度
當(dāng)≤2時(shí)，可
9、用算數(shù)平均值計(jì)算，即
（2.2.2）
3.傳熱系數(shù)U
（2.3.1）
hi－螺旋換熱器內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) J/㎡s℃
ho－螺旋換熱器外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) J/㎡s℃
δ－螺旋換熱器管壁厚 m
λ－管材的導(dǎo)熱系數(shù) J/ms℃
ki,ko－分別為管內(nèi)外垢層熱阻的倒數(shù)（當(dāng)無垢層熱阻時(shí)ki,ko均為1） J/㎡s℃
ηo－為肋面總效率（如果外表面為肋化，則ηo＝1）
－為換熱管的外表面積與內(nèi)表面積之比；
4.螺旋管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
10、 （2.4.1）
其中
hi—管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) J/㎡h℃
—努塞爾數(shù)
—流體導(dǎo)熱系數(shù) W/mK
換熱器設(shè)計(jì)流量為：4L/min～14L/min，
管內(nèi)為湍流時(shí)
實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)證范圍：Ref＝104～1.2105,Prf＝0.1～120，l/d≥60; 管內(nèi)徑d為特征長度。
采用迪圖斯-貝爾特公式：
（2.4.2）
加熱流體時(shí)n＝0.4，冷卻流體時(shí)n＝0.3
Ref－雷諾數(shù) u
11、l/ν
u－流體流速 m/s
l－管徑 m
ν－流體運(yùn)動(dòng)黏度 ㎡/s
Prf－普朗特?cái)?shù) Cpμ/λ＝ν/a
螺旋管內(nèi)流體在向前運(yùn)動(dòng)過程中連續(xù)的改變方向，因此會(huì)在橫截面上引起二次環(huán)流而強(qiáng)化換熱。流體在螺旋管內(nèi)的對(duì)流換熱的計(jì)算工程上一般算出平均Nu數(shù)后再乘以一個(gè)螺旋管修正系數(shù)cr。推薦：
對(duì)于氣體
對(duì)于液體
以上內(nèi)容僅適用于Pr>0.6的氣體或液體，d是螺旋管的內(nèi)經(jīng)，R是螺旋圈的半徑
管內(nèi)層流時(shí)，
推薦采用齊德－泰特公式來計(jì)算長為l的管道平均Nu數(shù)
12、 （2.4.3）
此式的定性溫度為流體平均溫度tf（但按壁溫計(jì)算），特長長度為管徑。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證范圍：
Ref＝104～1.2105,Prf＝0.48～16700，＝0.0044～9.75，≥2
5.螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（自然對(duì)流換熱情況）
格拉曉夫數(shù) （2.5.1）
螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) （2.5.2）
其中
h－螺旋管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) J/㎡sK
Nu－螺旋管外表面努塞爾數(shù)
λ－螺旋管外流體導(dǎo)熱系數(shù) W/mK
l－螺旋管外徑 m
努塞爾數(shù) （2.5.3）
其中
ρ－螺旋管外流體密度 kg/m3
α－螺旋管外流體膨脹系數(shù) K-1
g－重力加速度 kg/s
Δt－流體和管壁間的溫度差 K
Pr－流體的普朗特?cái)?shù) Cpρν/λ
Cp－流體的比熱 J/kgK
ν－流體運(yùn)動(dòng)黏度 ㎡/s
盤管換熱器相關(guān)計(jì)算
