[发明专利]单股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法

权利要求书

1.单股流螺旋缠绕管式换热器设计计算方法，包括单股流螺旋缠绕管式换热器管程流速计算、单股流螺旋缠绕管式换热器壳程流速计算、单股流螺旋缠绕管式换热器总传热系数计算及单股流螺旋缠绕管式换热器压力校核四个主要换热工艺计算过程。

2.根据权利要求1所述的单股流螺旋缠绕管式换热器管程流速计算过程，其特征在于：

根据已知设计参数包括换热流体流量、进出口温度、进出口压力、设计温度、设计压力、管道材料及规格等计算总体管道数量

n=G_i/[3600πρv_i(d_i/2)²]

式中：

n——管道数量；

G_i——管内质量流量，kg/s；

ρ——流体密度，kg/m³；

v_i——管内流体流速，m/s；

d_i——管道内径，m；

确定螺旋管道规格、径向层间距、轴向管间距及螺旋上升角；确定芯筒（4）直径并按等差数列绕芯筒（4）层层排列管道；第一层排满后以反向螺旋上升角排列第二层管道；第二层管道排满后以正向螺旋上升角排列第三层；第三层管道排满后以反向螺旋上升角排列第四层……正反排列至第i层；第i层排不满时按等差数列补足并形成整体管束（3）；重新统计管束（3）中管道数量并根据统计数量n重新计算管内流速

v_i =G_i/[3600πρ_in (d_i/2)²]

用于计算总传热系数。

3.根据权利要求1所述的单股流螺旋缠绕管式换热器壳程流速计算过程，其特征在于：

壳程总截面面积

A_总＝π(D/2)²

式中：

D——壳体（1）内径，m²；

芯筒（4）总截面面积

A_芯＝π(d_芯/2)²

式中：

d_芯——芯筒（4）外径，m²；

管道总截面A_管为管道各层沿轴向投影面积之和，即

A_管＝A_层1＋A_层2＋A_层3……A_层(n－1)－A_层n

管道任一层沿轴向投影面积

A_层i＝π(D_层i＋d₀/2)²/4－π(D_层i－d₀/2)²/4

式中：

D_层i——第i层管道层直径，m；

d₀——管道外径，m；

流通总截面

A_壳＝A－A_管－A_芯

壳侧质量流量

G₀＝v₀ρ₀A_壳

式中：

G₀——壳侧质量流量，kg/s；

ρ₀——壳侧流体密度，kg/m³；

v₀——壳侧流体流速，m/s；

壳侧流速

v₀＝G₀/(3600ρ₀A_壳)

可用于计算总传热系数。