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沉浸式蛇管换热器换热系数计算主要分内外两侧独立核算，需结合流动状态和物性参数。具体操作如下：
一、管内侧换热系数（hi）计算
1. 判定流动状态：通过雷诺数Re=ρvd/μ（ρ密度，v流速，d管内径，μ粘度）
- Re>4000按湍流计算，常用Dittus-Boelter公式：Nu=0.023Re^0.8Pr^n（n冷却时取0.3，加热0.4）
- 2000<Re<4000过渡区需查Gnielinski修正公式
- Re<2000层流时用Sieder-Tate公式：Nu=1.86(RePr/d/L)^0.33(μ/μw)^0.14
2. 蛇管曲率修正：螺旋管需在直管计算值基础上乘以(1 + 3.5d/D)，d管径，D螺旋直径
二、管外侧换热系数（ho）计算
1. 自然对流为主时（无强制搅拌）：
- 采用McAdams经验公式：Nu=0.53(GrPr)^0.25
- Gr=βgΔTdρ/μ（β体积膨胀系数，g重力加速度）
2. 强制对流时（有搅拌或外循环）：
- 按横掠管束计算，Zukauskas公式：Nu=CRe^mPr^0.36(Pr/Prw)^0.25
- 系数C和m根据Re范围查表（如Re=1-40时C=0.75,m=0.4）
三、工程注意点
1. 污垢热阻取值：水侧0.0002-0.0005 m·K/W，油品0.0008-0.001
2. 物性参数取膜温（流体与壁面温度的平均值）
3. 实际设计建议留10-20%余量，特别当介质含颗粒物时
4. 最终总传热系数K=1/(1/hi+δ/λ+1/ho+Rf)，δ管壁厚，λ管材导热系数，Rf污垢热阻
示例计算：
某柴油冷却蛇管，内径25mm，柴油流速1.2m/s，60℃时μ=2.5cP，ρ=820kg/m，Cp=2.0kJ/kg·K，λ=0.13W/m·K
Re=(820×1.2×0.025)/(0.0025)=9840（湍流）
Pr=(2000×0.0025)/0.13=38.46
Nu=0.023×9840^0.8×38.46^0.4=143.6
hi=Nuλ/d=143.6×0.13/0.025=747 W/m·K
曲率修正后hi=747×(1+3.5×0.025/0.6)=847 W/m·K
建议手算后采用HTRI或EDR软件验证，实际调试时需留测温口进行校核。
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发表于 2011-9-21 12:56:36
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