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4.2.2設(shè)計(jì)例(2)

日期:2021-10-21 01:43:13點(diǎn)擊:239

(11) 風(fēng)機(jī)的選擇和相關(guān)參數(shù)。
風(fēng)機(jī)風(fēng)葉直徑:
;風(fēng)量和風(fēng)壓;功率/葉片數(shù)37 kW/4 片;臺(tái)數(shù)6臺(tái);單臺(tái)迎風(fēng)面積;總迎風(fēng)面積總風(fēng)量6x 54xl04( )=
20℃時(shí)的空氣密度為1. 2 kg/m3,空氣總質(zhì)量流量為= 1 080 kg/s,變頻調(diào)節(jié)至與(4)中確定的754 kg/s接近。
(12) 風(fēng)機(jī)和管束的平面布置如圖4. 2. 1所示。
以上設(shè)計(jì)屬于初步設(shè)計(jì),下面,需逐項(xiàng)進(jìn)行精確計(jì)算,以驗(yàn)證上述初步設(shè)計(jì)的可靠性, 并可根據(jù)情況做必要的修改。
(13) 空氣最窄流通截面上質(zhì)量流速的計(jì)算。
1個(gè)翅片節(jié)距(2. mm)內(nèi)的迎風(fēng)面積
1個(gè)翅片節(jié)距內(nèi)的最窄流通面積
最窄截面與迎風(fēng)面積之比
 
 
圖4. 2. 1風(fēng)機(jī)和管束的平面布置

最窄流通截面上的空氣質(zhì)量流速
(14) 翅片管外換熱系數(shù)的計(jì)算。
由關(guān)聯(lián)式(2. 2.7)可知
式中,空氣在平均溫度25℃下的物性為:導(dǎo)熱系數(shù):A=0. 025 51 W/(m •);黏度1.849xl0-5kg/(m • s)普朗特?cái)?shù):Pr = 0. 729 6;基管外徑:;翅片間隙:Y= 0. 023-0.000 5=0.001 m翅片高度:H=0.012 m;最窄流通截面上的空氣質(zhì)量流速: =7. 645 kg/(m2 • s) o
將上述各參數(shù)代入式(2. 2. 7),計(jì)算結(jié)果為
(15) 翅片效率的計(jì)算。
應(yīng)用環(huán)形翅片效率的簡(jiǎn)化計(jì)算式(2. 4. 7)
式中為換熱系數(shù)為翅片材質(zhì)AL的導(dǎo)熱系數(shù),=200 W/ (;為翅片厚度, = 0. 000 5 mL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 mo
計(jì)算結(jié)果為 

翅片效率: 
(16) 以光管外表面為基準(zhǔn)的換熱系數(shù)ho的計(jì)算。

計(jì)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(nèi)換熱系數(shù)的計(jì)算。
翅片管總數(shù)
N=1 152 
設(shè)2排管為1管程,則管程數(shù)為2,每一管程的翅片管數(shù)為
N/2 = l 152/2 = 576 
管內(nèi)水總流量為
130 t/h = 36. kg/s = 0.037 
管內(nèi)水總流通截面積
管內(nèi)水質(zhì)量流速
管內(nèi)水平均流速
管內(nèi)雷諾數(shù)

式中,為水的密度,= 970 kg/m3 為水的黏度,為水 的流速,o
代入式(2. 6.2),管內(nèi)水的換熱系數(shù)為
式中,分別為水在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)和普朗特?cái)?shù)。
(18)傳熱系數(shù)
的計(jì)算。
以光管外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)為
式中,。分別是管內(nèi)水和管外空氣的污垢熱阻,見(jiàn)第2. 9節(jié);為基管與翅片之間 的接觸熱阻,見(jiàn)第2. 10節(jié)。
總熱阻: 
傳熱系數(shù): 
(19)空冷器傳熱溫差計(jì)算,見(jiàn)第2. 11節(jié).
修正系數(shù)F的計(jì)算
查圖 2. 11.3,得 F=0. 9
(20)傳熱面積的計(jì)算
按步驟(10),初步設(shè)計(jì)中選用的總傳熱面積為
該面積大于精確設(shè)計(jì)的面積。
因而初步設(shè)計(jì)的結(jié)果是安全的,設(shè)計(jì)余量約40% ,可采用初步設(shè)計(jì)結(jié)果,無(wú)需重新計(jì) 算和修改。
(20)空氣流動(dòng)阻力計(jì)算。
由式(2. 2. 9)和式(2. 2. 10)


 
式中/為阻力系數(shù);N為縱向管排數(shù);為最窄流動(dòng)截面上的質(zhì)量流速,7. 645 kg/( m2 .s) Db為基管外徑,為翅片管的橫向管間距,0. 056 m;s2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(yuǎn)遠(yuǎn)低于風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)情況下的阻力170 Pa,說(shuō)明風(fēng)機(jī)有較大的阻力儲(chǔ)備。 ⑵)討論。
該計(jì)算例中管內(nèi)換熱系數(shù)較低,
,這是由于管內(nèi)流速較低造成 的,=0.205 m/s。為了增加管內(nèi)流速,應(yīng)盡量減少管內(nèi)流通面積,在一定的傳熱面積下, 增加管子長(zhǎng)度是減少管子數(shù)目有效的技術(shù)措施,這也正是在本例中,選取翅片管長(zhǎng)度為
12 m的原因。
此外,傳熱面積的安全系數(shù)較大,這對(duì)于空冷器的設(shè)計(jì)是必要的,它可以適應(yīng)眾多參 數(shù)的變化,尤其在炎熱的夏季,當(dāng)實(shí)際氣溫高于設(shè)計(jì)氣溫時(shí),仍可滿足熱流體出口溫度的 要求。

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