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1、2000年第5期(总第163期)压缩机技术3文章编号:1006-2971(2000)05-0003-03设计研究管外凝结换热的计算冯健美,屈宗长,司玉宝,王迪生(西安交通大学压缩机工程研究中心)摘要:对管外及管束间的凝结换热计算作了比较,分析了现有的几种流速修正系数以及管束修正系数具体算法之间的差别,给出了较为合理的流速和管束修正系数的计算式。关键词:流速修正系数;管束修正系数;凝结换热中图分类号:TB6575文献标识码:A的结果,可以和不同实验中得到的相当宽广范围内的1引言数据很好地吻合。公式可以
2、写成2005对于大型的换热器及冷凝器,一般采用壳管式的ug(Ts-Tw)l=14换热器,制冷剂蒸气通常在壳侧冷凝,因此,管外冷0gdl凝的现象比较普遍。静止蒸气在单管外的凝结换热计式中0根据上式计算出的换热系数算以经验公式为基础。对于运动蒸气,不同文献给出ug蒸气来流速度的流速修正计算的定性结论是一致的,都认为凝结换该式只适用于/0>1的情况,否则应该使用热系数应有所提高,但定量的结论并不一致。对于管Nusselt计算式。束间冷凝的情况,多数文献认为凝结换热系数应有所文献中还指出,理论上证明水平方向蒸气流动和降低,用管束修正系数来修正,但不
3、同修正系数的计蒸气向下流动二者的局部换热系数不同,但沿周向的算结果差别较大。为此,本文对不同文献给出的流速平均换热系数却是相同的。因此,只要流体是垂直管修正以及管束修正的计算作一分析比较,为管外凝结子运动和管子是水平放置的,那么不管竖直方向的蒸换热的计算提供参考。气来流还是水平方向的蒸气来流,上式都是适用的。2单管外的凝结换热计算文献[2]中推荐,运动蒸气在水平圆管上凝结时的换热,对于凝结液层流流动的情况可按下式计算人们对水平单管外凝结换热的研究最早从光管开1/44Fr=1+362k始,Nusselt经验公式是一个较权威的基础公式,后0Pr来的公式都与之比较。Nus
4、selt方程用来计算静止蒸Fr=u2g/gd气在水平单管外沿周围方向的平均换热系数的公式=09[1+(P1/3r/R)][1]为k=/(CplT)31/4ll(l-g)g=0725T=Ts-Twl(Ts-Tw)d1/2在蒸气速度增大时,制冷剂在管外的凝结换热系R=ll/gg)数有所增大,比用Nusselt模型推算的值要大。因为当ug=0时,上式变为适用于静止蒸气的Nusselt公在蒸气剪力作用下,传热面上的凝液层出现较强的湍式流。在蒸气速度增大时,对蒸气剪力影响的考虑,文文献[3]中认为,如果冷凝的蒸气相对于冷却献中给出几种不同的算法,
5、具体形式如下所述。表面运动,与蒸气不流动相比,其换热系数要变化,文献[1]中推荐如下计算式,由该式计算得到对于氨和氟里昂可按下式考虑这种影响收稿日期:2000-01-294压缩机技术2000年第5期(总第163期)间的冷凝换热,由于下落的冷凝液可使下部管束外的=v0液膜增厚,会使换热系数有所降低。因此,水平管束v=043RegPrg间的平均换热系数应乘以小于1的管束修正系数z,ugd只是修正系数的具体算法不同。下面给出几种修正系Reg=g数的不同算法。g文献[4]中推荐,管排对换热系数的影响由下P
6、rg=ag式考虑其中,物性参数g,ag均为饱和蒸气的物性值。=-1/60z=0z综上所述,水平单管外静止蒸气凝结换热系数的-1/6z=Nv计算式,各文献中尽管都以Nusselt计算式为基础,式中0按Nusselt式计算的最顶排管外的换热但蒸气流量加大,蒸气流动速度较高时,文献中对流系数速影响的考虑,却有一定的差别,其具体的计算结果Nv垂直通道上的管数列于表1。文献[5]中推荐,管束修正系数的计算如下表1不同流速修正计算结果的比较-1/6=0z=0z/0文献[1]文献[2]文献[3]mug(m/s)3/44z=N/ni05111
7、1414724i文献[3]中推荐,管束修正系数的计算式为101121879448-1/6=0z=0z1512422714172m2012826118896其中,管子顺排时,z=N/ni/m,管子三角形错i251302922362005排时,近似取为06N。ni为每列的排数,m为列数,3013331828344N为总管数。从表中的结果可以看出,文献[3]中给出的对以上关于管束间冷凝换热系数的算法,总是在层流速的修正明显不合理,当流量增大,流
