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4.2.2設計例(2)
日期:2021-10-21 01:43:13點擊:193
(11) 風機的選擇和相關參數。
風機風葉直徑:
;
風量和風壓
:
;
功率/葉片數
:
37
kW/4
片;臺數
:
6
臺;單臺迎風面積
:
;
總迎風面積
:
;
總風量
:
6x 54xl0
4
(
)
=
20℃
時的空氣密度為
1. 2 kg/m
3
,
空氣總質量流量為
= 1 080
kg/s,
變頻調節至與
(
4)
中確定的
754 kg/s
接近。
(12) 風機和管束的平面布置如圖
4. 2.
1
所示。
以上設計屬于初步設計,下面,需逐項進行精確計算,以驗證上述初步設計的可靠性, 并可根據情況做必要的修改。
(13) 空氣最窄流通截面上質量流速的計算。
1
個翅片節距
(2.
3
mm)
內的迎風面積
1
個翅片節距內的最窄流通面積
最窄截面與迎風面積之比
圖4. 2. 1風機和管束的平面布置
最窄流通截面上的空氣質量流速
(14) 翅片管外換熱系數的計算。
由關聯式
(2. 2.7)
可知
式中,空氣在平均溫度
25℃
下的物性為:導熱系數:
A=0.
025 51
W/(m •
℃
);黏度
=
1.849xl0-
5
kg/(m • s)
;
普朗特數:
Pr = 0.
729 6
;
基管外徑
:
;
翅片間隙:Y=
0. 023-0.000 5=0.001
8
m
;
翅片高度
:
H=0.012
5
m
;
最窄流通截面上的空氣質量流速:
=7.
645
kg/(m
2
• s)
o
將上述各參數代入式
(2. 2.
7)
,計算結果為
(15) 翅片效率的計算。
應用環形翅片效率的簡化計算式
(2. 4.
7)
式中為換熱系數
;
為翅片材質
AL
的導熱系數
,
=200 W/ (
)
;
為翅片厚度,
=
0.
000 5
m
;
L
為翅片高度
,L = H = 0.
012 5
m
;
=L +
/2 = 0. 012 75 m
;
為翅根半徑,
=0. 012 5 m
o
計算結果為
翅片效率:
(16) 以光管外表面為基準的換熱系數
h
o
的計算。
計算式:
其中,
為翅片外表面積
為翅片之間的裸管面積
為光管面積
代入上式
(17)
管內換熱系數的計算。
翅片管總數
N=1
152
支
設
2
排管為
1
管程,則管程數為
2,
每一管程的翅片管數為
N/2 = l
152/2 = 576
支
管內水總流量為
130
t/h = 36.
1
kg/s = 0.037
管內水總流通截面積
管內水質量流速
管內水平均流速
管內雷諾數
式中,
為水的密度
,
= 970 kg/m
3
;
為水的黏度,
;
為水 的流速
,
o
代入式
(2. 6.2),
管內水的換熱系數為
式中,
和
分別為水在平均溫度下的導熱系數和普朗特數。
(18)
傳熱系數
的計算。
以光管外表面積為基準的傳熱系數為
式中,
和
。分別是管內水和管外空氣的污垢熱阻,見第
2.
9
節;
為基管與翅片之間 的接觸熱阻,見第
2.
10
節。
總熱阻:
傳熱系數:
(19)
空冷器傳熱溫差計算,見第
2.
11
節.
修正系數
F
的計算
查圖
2. 11.3,
得
F=0.
9
(20)
傳熱面積的計算
按步驟(
10)
,初步設計中選用的總傳熱面積為
該面積大于精確設計的面積
。
因而初步設計的結果是安全的,設計余量約
40%
,可采用初步設計結果,無需重新計 算和修改。
(20)
空氣流動阻力計算。
由式
(2. 2.
9)
和式
(2. 2.
10)
式中/為阻力系數;
N
為縱向管排數
,
;
為最窄流動截面上的質量流速,
=
7.
645
kg/( m
2
.
s)
;
D
b
為基管外徑,
為翅片管的橫向管間距,
=
0.
056
m
;
s
2
為縱向管間距
,
為空氣在平均溫度下的密度
,
為空氣黏度
,
代入上式得
此阻力值遠遠低于風機在標準情況下的阻力
170
Pa,
說明風機有較大的阻力儲備。 ⑵)討論。
該計算例中管內換熱系數較低,
,這是由于管內流速較低造成 的
,
=0.205
m/s
。為了增加管內流速,應盡量減少管內流通面積,在一定的傳熱面積下, 增加管子長度是減少管子數目有效的技術措施,這也正是在本例中,選取翅片管長度為
12
m
的原因。
此外,傳熱面積的安全系數較大,這對于空冷器的設計是必要的,它可以適應眾多參 數的變化,尤其在炎熱的夏季,當實際氣溫高于設計氣溫時,仍可滿足熱流體出口溫度的 要求。
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