[发明专利]垂直翅片管式热交换器的设计方法

权利要求书

1.一种垂直翅片管式热交换器的设计方法，包括如下步骤：

a.确定所述垂直翅片管式热交换器的总换热量；

b.根据所述总换热量确定总换热面积；

c.根据所述总换热面积确定所述垂直翅片管式热交换器的垂直翅片换热管的布置方式；

d.根据所述垂直翅片管式热交换器的总换热面积、所确定的布置方式的垂直翅片换热管的参数以及空气的流动方向，通过实验确定所述垂直翅片管式热交换器的空气侧传热系数以及阻力系数，其中，通过系统性传热和阻力特性实验获得空气沿不同角度冲刷垂直翅片换热管时的空气侧的传热系数和阻力系数的计算公式；

e.根据所述空气侧传热系数和所述阻力系数对所述垂直翅片管式热交换器的换热面积和阻力系数进行校核计算；以及

f.根据所述校核计算结果对所述垂直翅片管式热交换器进行定型，以便获得定型的产品。

2.根据权利要求1所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，所述步骤a包括根据所述垂直翅片管式热交换器的基本工作参数确定总换热量，所述基本工作参数包括空气侧流量、空气侧温度、钠侧流量以及钠侧温度。

3.根据权利要求1所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，所述步骤b包括提供假定的总传热系数K，并根据下式确定总换热面积：

其中，Q为总换热量，A为垂直翅片管式热交换器的总换热面积，K为假定的总传热系数，ΔT_m为热交换器两侧的对数平均温差。

4.根据权利要求1所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，所述步骤c包括根据所述总换热面积确定换热管的数量，并根据所述换热管的数量确定所述换热管的布置方式。

5.根据权利要求4所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，根据所述换热管的数量确定所述换热管的布置方式包括根据热交换器的尺寸确定换热管的布置层数，根据所述布置层数确定第一层换热管的数量，以及根据换热管的间距确定所述换热管的各层的数量。

6.根据权利要求5所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，所述第一层换热管的数量由下式确定：

其中，N1为第一层换热管的数量；NG为换热管的层数，NN为换热管的总数量。

7.根据权利要求1所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，在所述步骤c之后还包括以下步骤c1：

c1.根据所述垂直翅片换热管的布置方式计算所述垂直翅片管式热交换器的总传热系数K’，并根据所述总传热系数K’与假定的总传热系数K之间的差值对假定的总传热系数K进行修正，并重复执行步骤b-步骤c1，直至所述差值在预定范围内。

8.根据权利要求7所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，计算所述总传热系数K’的步骤包括：

通过下式计算所述垂直翅片管式热交换器的钠侧传热系数h_i：

其中，λ_i为钠的导热系数，d_i为换热管的内径，Pe为贝克莱数；

通过下式计算所述垂直翅片管式热交换器的空气侧传热系数h₀：

其中，λ₀为空气导热系数，d₀为换热管的外径，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，S_f为换热管的翅片之间的间距，H为换热管的翅片的高度；

通过下式计算总的传热系数K'：

其中，λ为换热管的导热系数。

9.根据权利要求7或8所述的垂直翅片管式热交换器的设计方法，其中，对假定的总传热系数K进行修正包括利用K’的值替代K的值。