长度一般为:1.5、2、2.5、3、4.5、5、6、7.5、9、12m等。
4)管程数Np的确定
通常采用6~8管程,并应使每程的管数大致相等。 5)管子的排列方式及管间距的确定
管子在管板上排列的原则是:管子在整个换热器的截面上均匀分布,排列紧凑,结构设计合理,方便制造并适合流体的特性。其排列方式通常为等边三角形与正方形两种,也有采用同心圆排列法和组合排列法。
在排列管子时,应先决定好管间距。决定管间距时应先考虑管板的强度和清理管子外表时所需的方法,其大小还与管子在管板上的固定方式有关。
换热管管长与壳径(LD)之比:LD?4~6。
换热管排列:正三角形、正方形直排、正方形错排、同心圆排列。
管间距:胀接法,S=(1.3~1.5) dm,且S>(dm+6);焊接法,S=1.25dm。 6)外壳直径的确定
D?S(nc?1)?2b' (A.0.4)
正三角形排列:nc?1.1n;正方形排列:nc?1.19n。
b?为最外层管的中心与外壳内壁的距离,通常b??1.0~1.5dm。 壳体的标准尺寸见下表A。
表A 壳体标准尺寸
外壳直径D(mm) 最小壁厚(mm) 325 8 400,500,600,700 10 800,900,1000 12 1100,1200 14
7、流动阻力计算
1)管程流体阻力
由于污水换热器的传热系数较小,为满足换热量的要求,采用多管程换热器,对于多管程换热器,流体总阻力应等于各程直管阻力、回弯阻力及进、出口阻力之和(通常忽略进、出口阻力):
??P???P??P?FNNi12tsp (A.0.5)
2式中: ?P1 —— 流体流经直管的压力降,N/m;
?P2 —— 流体流经回弯管时的压力降,N/m2;
2.5取1.4; Ft —— 结垢修正系数,?25×Ns —— 串联的壳程数; Np —— 管程数。
89
(1)直管压力降 ?P 1,
按流体力学的一般公式进行计算,要考虑污水流动性能与清水的差异性。城市污水的流动切应力本构式可表示为A.0.6式: 89
吴荣华, 张承虎, 孙德兴. 城市污水类非牛顿幂律湍流流动特性研究. 水动力学研究与进展A辑 2005, 20(06): 708~713. 吴荣华, 张成虎, 孙德兴. 城市原生污水源热泵系统运行工况与参数特性. 流体机械, 2005, 33(11): 73~76.
n?du???k??dy?? (A.0.6)
??式中k、n为本构常数, k=8.0×10-4,n=1.6。
特征广义雷诺数Res
Res?d?um2?nn1n?k?? (A.0.7)
式中: um —— 管内水的平均流速,m/s;
d —— 管径,m;
? —— 水的密度,kg/m3。 层流时沿程阻力系数?:
190s1.6??紊流光滑区沿程阻力系数?:
?Re? (A.0.8)
???Re?0.416s0.23 (A.0.9)
原生污水的流动阻力特性与清水有很大差异,相同紊流条件下,其阻力系数为清水的四倍左右。
(2)回弯管中的压力降 ?P2 由下面的经验公式估算:
2??um??P2?3?2??? (A.0.10) ??2)壳程流体阻力
壳程流体阻力的计算公式很多,但由于壳程流体的流动状况十分复杂,由不同的公式计算的结果相差较大。
埃索法计算壳程压降
??P0的公式:
??P???P???P??FN012ss (A.0.11)
式中: ?P1? —— 流体横过管束的压力降,N/m2;
?P2? —— 流体通过折流板时的压力降,N/m2;
Fs ——
壳程压力降的结垢修正系数,对于液体取1.5, 对于气体或可凝蒸汽取1.0;
Ns —— 串联的壳程数。 ?按下式计算 : ?P1?、?P2??P1?Ff0nc?NB?1?2?u02h??u0,?P2??NB? (A.0.12) 3.5???2D?2?
2
式中: F ——
管子排列方法对压力降的修正系数;对于正三角形排列F=0.5,对于正方形排列 F=0.3,对于正方形斜转 45 度 F=0.4;
f0 —— 壳程流体的摩擦系数; nc —— 横过管束中心线的管子数;
NB —— 折流挡板数;
h —— 折流板间距,m; u0 ——
按壳程流通截面积计算的流速,而A0?h?D?ncdm?, 或由系列标准中查得,m/s。
通常,液体流经换热器的压力降为0.1atm~1.0atm,设计时,换热器的工艺尺寸应在压力降与换热面积之间予以权衡,使之既能满足工艺要求,又经济合理。 8、校核计算
根据确定的尺寸,进行换热量的校核。
本规程用词说明
1.为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用“可”。
2.规程中指明应按其他有关标准执行时,写法为:“应符合……的规定(或要求)”或“应按……执行”。
引用标准名录
《污水综合排放标准》GB 8978
《污水排入城市下水道水质标准》CJ 3082 《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T19923 《污水再生利用工程设计规范》GB 50335 《室外排水设计规范》GB 50014 《管壳式换热器》GB 151
《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 《公共建筑节能设计标准》GB 50189 《泵站设计规范》GB 50265
《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组》GB/T 18430.1 《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332 《低压配电设计规范》GB 50054 《供配电系统设计规范》GB 50052
《滨海电厂污水冷却水系统牺牲阳极阴极保护》GB/T 16166 《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264 《设备及管道保冷技术通则》GB 11790
《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243 《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB 50231
《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB 50274 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50305
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169 《电气装置安装工程施工及验收规范》GB 50254~259 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300 《建筑节能工程施工质量验收规范》GB 50411 《污水排入城市下水道水质标准》CJ 3082 《民用建筑节能设计标准》JGJ 26 《城市热力网设计规范》CJJ 34
《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T 81 《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ 28 辽宁省《海水源热泵统工程技术规程》DB21/T1720 辽宁省《民用建筑节能设计标准》DB21/T1476 辽宁省《公共建筑节能设计标准》DB21/T1477 辽宁省《地源热泵系统工程技术规程》DB21/T1643