[发明专利]内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法

权利要求书

1.一种内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法，其特征在于，用于沿空气管道的输送方向在空气管道内设置变径螺旋管，所述变径螺旋管用于输送换热工质，所述变径螺旋管按照直径不等的两种圆周螺旋盘绕而成，所述的设计方法包括以下步骤：

S101：根据空气的输入温度T_air in、需要达到的空气的输出温度T_air out及热损失系数a，计算所述空气管道中空气与换热工质之间的传热量Q；

S102：根据空气的输入温度T_air in、空气的输出温度T_air out和换热工质的输入温度T_l in及换热工质的输出温度T_l out，计算对数传热温差ΔT；

S103：根据所述空气管道的内径D_air in，确定所述变径螺旋管的较大盘绕直径D₁；

S104：拟定所述变径螺旋管的外径D_t和内径D_tin，并拟定相邻两个圆周的管径中心截面中心连线与空气管路径向截面之间的夹角α，根据所述变径螺旋管的外径D_t查询《管壳式换热器GB151－1999》中提供的换热管中心距推荐表确定相邻两个圆周上的管径截面的中心距S，进而得到变径螺旋管的较小盘绕直径D₂；

S105：根据变径螺旋管的外径D_t、内径D_tin、空气和换热工质的物理参数，计算变径螺旋管的总传热系数k；

S106：根据总传热系数k、传热量Q、对数传热温差ΔT计算所需的换热面积A，根据换热面积A和变径螺旋管的内径D_tin计算出所需的变径螺旋管的长度L_t；

S107：根据变径螺旋管的长度L_t、较大盘绕直径D₁、较小盘绕直径D₂和中心距S计算变径螺旋管的盘绕高度H；

S108：判断高度H是否小于等于空气管道的长度L；

S109：若步骤S108中判断结果为否，则重新拟定变径螺旋管的外径D_t和内径D_tin，或重新拟定所述夹角α，并重复步骤S104～S108直至判断结果为是；

在步骤S105中，根据换热工质的对流传热系数h_in、变径螺旋管与空气管道之间的对流传热系数h_out、变径螺旋管的管壁的导热热阻r_w及变径螺旋管内径D_tin和变径螺旋管外径D_t，利用公式计算总传热系数k；

所述的物理参数包括换热工质的雷诺数Re、导热系数λ_l，和空气的普朗特常数Pr，所述换热工质的对流传热系数h_in为

根据换热工质的雷诺数Re、导热系数λ_l，和空气的普朗特常数Pr，及变径螺旋管的外径D_t，计算所述变径螺旋管与空气管道之间的对流传热系数h_out为

在步骤S106中，根据公式得到换热面积A，根据公式得到变径螺旋管的长度L_t；

在步骤S107中，根据所述夹角α和所述中心距S，得到相邻两个圆周沿空气管道的输送方向上的间距S₁＝S·sinα，利用公式计算变径螺旋管的盘绕高度H。

2.根据权利要求1所述的内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法，其特征在于，在步骤S101中，根据空气的质量流量q_mg、空气的定压比热C_pg，利用公式Q_air＝C_pg·q_mg·(T_air in-T_air out)计算空气在空气管道中的放热量Q_air；根据空气管道的热损失系数a，计算得到所述传热量Q为Q＝Q_air*a。