管壳式换热器的建模、换热计算和CFD模拟 - 图文(5)

2019-06-17 19:45

Gm?Ws9946.635?Fm0.015272454 (3-19)

22?651279kg/(mh)?180.9109546kg/((ms)

雷诺数:

Rem?doGm

??0.02?5180.911?171317.19190.0000264 (3-20)

普兰特准数:

Pr?cp?1034.088?0.0000264??0.03852?0.708721 由式(3-22)计算壳程给热系数?o:

1?0.60.6o?1.72?ddo(Re)(Pr)3(??)0.14ow ?1.70.2038521(0.00.362(1713107..619193)?.14

0.025)?(0.7008721)w

?413.8126(??)0.14W/(m2C) w假设 (u0.14u)?0.91 w 所以 ?o?413.8126?0.91?376.5695W/(m2C)

3) 传热系数:

1k?1376.5695?0.000172?0.0025145(0.0250.0250.0255)?0.000344o0.020

?148486.49(0.0250.020)

?0.002656?0.000172?1.69033?10?5?0.00043?2.57804?10?5

?0.003300236

所以 ko?303.0086347W/(m2C)

(11) 校核有效平均温差

RTi?ToA?t?300?200?1.25o?ti230?150

14

(3-21)

(3-22)

) (EA?to?ti230?150??0.533Ti?ti300?150

因为是1-2型管壳式换热器,温差校正系数??t应查图2-1 1-2型管壳式换热器温度修正系数图。查的R?1.25的点在图中同一线图上的温度修正系数为??t?0.81。

图2-1 1-2型管壳式换热器温度修正系数查询图

所以 ?tm???t?tlm?0.81?89.6284?72.599004C (12) 管壁温度tw

因为是金属薄壁,而且?itw?tm?k(?o,故壁温接近管程水侧的。

1?rd)?tmai (3-23) 10.025?0.000344)?72.599?198.4404374C48486.490.020

?190?258(此温度下,空气的粘度?w?2.52636?10?5Pas。

?0.142.52636?10?50.14()?()?0.95?w2.64?10?5 (3-24)

因此,在计算壳程给热系数时,原((13) 计算流体阻力

1) 管程压力降:根据Re?727680.674.306236?626712.9395,查图2-2得管内摩擦系5.0?0.14)之假设是相对正确的。 ?w15

数fi?0.00019。

图 2-2 管内摩擦系数

由式(3-25)计算直管沿程阻力引起的压力降?pl:

ml?wi2??0.14?pl?4fi()()()di2?w (3-25)

2?4.5799?4.30622.64?0.14?4?0.00019()()()0.02022.52636 ?2517.768Pa

由式(3-26)计算管程回弯压力降?pr:

?pr?(4m)?wi22?(4?2)799?0.439?592.5907Pa2 (3-26)

取管箱进出口的流速为wN?1.5m/s,由式(3-27)的官箱进出口压降?pN:

799?1.52?pN?1.5()?1.5?1348.313Pa22 (3-27)

2?wN管程压降式(3-28):

?pi??pl??pr??pN?2517.768?592.5907?1348.313?4458.671Pa (3-28) 2) 壳程压降

采用Bell法[3] 计算:

a) 与管束垂直流动的压力降?pb:接近中心线管排处的最小错流截面积按式

(3-29)计算:

16

Fb?h(Di'?Nodo)?0.15(0.410?13?0.025)?0.01275m2 (3-29)

此处垂直流动的最大质量速度为:

GB?Ws9946.653??21.67027kg/(m2s)FB0.01275 (3-30)

此处的雷诺数:

Re?doGB??0.025?780129.6?73875.910.264

根据Re,由图2-3查得三角形错列时的壳程摩擦系数为fs?0.12。

图2-3 壳程摩擦系数

管束外缘与壳体内壁之间的间隙的流通截面积按式(3-31)计算:

FC?[Di'?(NC?1)t?do]h (3-31) ?[0.48?(15?1)?0.032?0.025]?0.150 ?0.007m2

此处旁流的修正系数按式(3-32)计算:

??p?exp[?3.8FC2NS0.007(1?3)]?exp[?3.8]?0.12414879FBN?0.01275 (3-32)

由式(3-33)计算?pb:

?pb?4fsNC2?wb2?GB??0.14??p()?4fsNC?(w)0.142?w2?? (3-33)

21.670272?0.12414879?0.91 ?4?0.12?8?2?5.558217

= 183.5 pa

b) 通过折流板缺口处流动的压力?pw:

折流板缺口处的通流截面积,按式(3-34)计算:

?Fw?k1Di2?NTwdo2?0.154?(0.52)2?36?0.785(0.025)2?0.023979m2 (3-34)

4其中k1由表4查得。

表 4

k1值查询

k1 0.154 0.198 0.245 0.293 0.343

折流板切除高度H

0.25Di 0.30 Di 0.35 Di 0.40 Di 0.45 Di

折流板缺口处的流速式(3-35)

ww?Ws9946.653??2.427272m/sFw?0.02039?5.58263?3600 (3-35)

最小错流截面积上的流速式(3-36)

wB?Ws9946.653??3.881036m/sFB?0.01275?5.58363?3600 (3-36)

几何平均流速式(3-37)

wz?wB?ww?24.27272?38.81036?3.069255m/s由式(3-38)计算?pw:

(3-37)

5.58263?3.0692552?pw?(2.0?0.6Nw)?(2.0?0.6?3)?99.9214Pa22 (3-38)

?wz2c) 间隙流动的修正系数?s

折流板的管孔(选孔径为d?26mm)和传热管外径之间的间隙的流通截面积(见表4):

F??NB?42(d2?d0)?163?4(0.0262?0.0252)?0.006526m2 (3-39)

根据折流板(选取其直径DB?517mm)和壳体内壁之间的间隙之流通截面积

18


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