空气换热
换热特征参数:
AM=0.0014+0.2618/(CFO0.15Re0.4)
有效换热系数(叉排管束;顺排管束的换热系数约为叉排的80%~90%):
AAF=CFIDAVACPAAM /Pr0.67
VA的近似估算式:
VA=
SGSFUA/(SG-DG)(SF-WF)
式中:
AM为特征参数,无因次;
CFO为翅化系数(翅片与管外表面面积之比),无因次;
Re为雷诺数,无因次;
AAF为基于管外侧总面积(翅片与管外表面)的有效换热系数,W/(m2.K);
CFI为翅片效率,无因次(通常为0.8~0.9);
DA为空气密度,kg/m3;
VA为最窄流道处空气流速,m/s;
CPA为空气比热,J/(kg.K);
Pr为空气的普朗特数,无因次;
SG为管间距,m;
SF为翅片间距,m;
UA为迎面风速,m/s;
DG为管外直径,m;
WF为翅片厚度,m。
估算示例:
设换热器采用铜管铝翅片,铜管外直径10mm,壁厚0.7 mm,管束按正三角形叉排排列,垂直于流动方向的管间距25 mm;翅片为平直翅片,翅片厚度0.2 mm,翅片间距2.2 mm;空气温度5℃,迎面风速2.5m/s.
最窄处风速约为:
25*2.2*2.5/(25-10)(2.2-0.2)
=4.6m/s
雷诺数:
4.6*0.01/(13.5*10-6)
=3407
特征参数约为:
AM=0.0014+0.2618/(130.15*34070.4)
=0.0014+0.2618/(1.47*25.9)
=0.00828
有效换热系数:
AAF=0.83*1.2*4.6*1005*0.00828
/0.70.67
=48.4W/(m2.K)
空气压降
平直翅片、管路叉排时估算式为:
PD=2.5
VA2 (LF/SFJ)/Re0.5
平直翅片、管路顺排时估算式为:
PD=2.0
VA2 (LF/SFJ)9/Re0.5
式中:
PD为空气流过换热器的压降,Pa;
VA为最窄处空气流速,m/s;
LF为空气流动方向翅片总长度,m;
SFJ为翅片间隙,m;
Re为空气流动雷诺数,无因次。
估算示例
其他参数同上,取空气流动方向管排数为4排,沿空气流动方向翅片长度约:
4*21.65=86.6mm
空气流动压降约为:
PD=2.5*
4.62 * (86.6/2) /34070.5
=53*43/58=39Pa
上述传热和压降均是简略估算,实际换热器表面由于各处(如管外表面、翅片根部及表面等)空气流速、温度分布均不同,且表面处理工艺不同、表面积垢等影响均较复杂;精细分析时需要建立换热器表面及空气的温度、速度、湿度、压力场,从而获得更全面的信息。
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