花隔板换热器热力系数计算方法研究

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1、http://www.paper.edu.cn花隔板换热器热力系数计算方法研究周新华，祝百茹，薛立梅，杨伟辽宁工程技术大学土木建筑工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail：gpszxh@163.com摘要：文章以花隔板换热器为主要研究对象，主要针对其传热系数K值确定的复杂性，利用一元线性回归原理提出一种新的计算方法。在此基础上，推导出花隔板换热器总传热系数K与壳侧体积流量V的准则关系式。并通过花隔板换热器和传统单弓折流板换热器的实测数据及二者总传热系数K比较图来验证公式推导的可行性。关键词：花隔板换热

2、器，总传热系数，线形回归，准则关系式中图分类号：TK172文献标识码：A1.引言1.1花隔板换热器花隔板换热器是华中科技大学能源与动力工程学院黄素逸教授等人在正圆形隔板的基础上提出的一种新型壳侧支撑结构换热器。花隔板换热器是利用花隔板这种结构使流体在纵向流动换热，并且这种结构又简化了换热器的制造。与传统单弓形折板换热器进行比较，单一从总传热系数K方面而言，在花隔板换热器与传统单弓折流板换热器流速相同情况下，在一定范围内，传统单弓折流板换热器的总传热系数高于花隔板换热器的总传热系数，但花[1]隔板换热器综合性

3、能K/△P提高10％～30％。1.2推导总传热系数的传统方法至今确定花隔板换热器总传热系数的方法有如下这种传统方法，其它方法未见报道。传统方法具体推导过程如下：[2、3]管壳换热器稳态传热的基本方程为:QK=∆At(1)mQ——冷热流体平均换热量，J2A——以换热管外径为基准的换热面积，mAndL=π(2)0n——换热管根数d——换热管外径，mm0L——换热管有效长度,m∆t——对数平均温差，℃m换热器流程为双管程单壳程，即1-2型换热器，其对数平均温差的计算公式[3]如下：'''2()1ttR−+22∆=

4、t(3)m22(−+−+pRR11)ln22(−+++pRR11)-1-http://www.paper.edu.cn''''''tt−tt−1112RP==,''''''tt−tt−2212'''tt,——管侧进、出口温度，℃11'''tt,——壳侧进、出口温度，℃22换热量可由流体定压比热容、进出口温差及质量流量计算得到。换热量的计算公式如下：Qm=∆ct(4)pm——流体质量流量，㎏/sc——定压比热容，J/(㎏/K)p通过式（1）、（2）、（3）、（4）即可计算出总传热系数K。1k=11d0+RRR

5、+++iw0hdiih02h——管内换热系数,Wmk/()i2h——管外换热系数，Wmk/()02R——管内污垢热阻，()mkw/i2R——管外污垢热阻，()mkw/02R——换热管导热热阻，()mkw/w通过上述公式可以看出换热器总传热系数K是一个复杂的多项式，它与换热器的结构，介质，温度，流速等多种因素有关。在实际应用中，简化实用的总传热系数K的公式更为需要，为此，文章提出新的方法——利用一元线形回归原理推导一个简化的花隔板换热器总传热系数K与壳侧体积流量V的准则关系式。2.花隔板换热器总传热系数K的简

6、化计算本部分引用[1]中部分数据，着重点在推导花隔板总传热系数K过程。表1花隔板换热器数据Tablet.1Dataofflowerbaffleheatexchanger花隔板换热器在1.2ms/时数据工况12345678910总传热系数1721.671951.302026.762153.272255.342295.982404.892504.002556.072607.592K/w/(mk)壳侧体积流量4.9406.8857.9689.31010.44711.76212.79414.09415.28916.

7、2673v/m/h水－水换热时，根据一元线形回归原理可假设K符合yab=+x（y，x）的直线方程，根据一元线形回归方程的确定方法和表1中数据得：1x=∑xi＝10.976（xi值代表表1中壳侧体积流量）n-2-http://www.paper.edu.cn1yy=∑i＝2247.69（yi值代表表1中的总传热系数）n22∆=nx∑∑ii−()x=1254.261bn=−()∑∑xiiyxyi∑i=76.17∆ayb=−x=1411.65得出花隔板换热器总传热系数K与壳侧体积流量V的直线关系式为：K=1411

8、.65+76.17V在一定误差范围内简化为：K=1411+76V考虑到测试设备与实际设备保温、结垢等运行情况的差异，应保留一定的传热余量，取传热余量储备系数r＝1.20，最后得出花隔板换热器总传热系数与壳侧体积流量V的直线关系式为：K=1176+63V3.花隔板换热器传热系数K与传统单弓折流板换热器传热系数K1比较[4]本部分引用[1]中部分数据，着重点在推导花隔板总传热系数K过程。表2传统单弓折流板换热器数据T