热管换热器计算
(完整版)换热器热量及面积计算公式.doc
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q 为换热器的热负荷， kj/h 或 kw ；W 为流体的质量流量， kg/h；H 为单位质量流体的焓， kj/kg ；下标 c 和 h 分别表示冷流体和热流体，下标 1 和 2 分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；T为冷流体的温度，℃。
二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值如下表：冷流体热流体总传热系数 K，w/(m2. ℃）水水850-1700水气体17-280水有机溶剂280-850 水轻油340-910 水重油60-280有机溶剂有机溶剂115-340 水水蒸气冷凝1420-4250 气体水蒸气冷凝30-300水低沸点烃类冷凝455-1140 水沸腾水蒸气冷凝2000-4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455-1020 注：1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h1kcal=4.18kj2、温差（1）逆流热流体温度 T：T1→T2冷流体温度 t ：t2 ←t1温差△ t ：△ t1 →△ t2△t m=（△ t2- △t1 ）/ ㏑（△ t2/ △t1 ）（2）并流热流体温度 T：T1→T2冷流体温度 t ：t1 →t2温差△ t ：△ t2 →△ t1△t m=（△ t2- △t1 ）/ ㏑（△ t2/ △t1 ）3、面积计算S=Q/(K. △t m)三、管壳式换热器面积计算S=3.14ndL其中， S 为传热面积 m2、n 为管束的管数、 d 为管径， m；L 为管长，m。
四、注意事项冷凝段：潜热（根据汽化热计算）冷却段：显热（根据比热容计算）。
热管换热器设计计算及设计说明书
热管换热器设计计算及设计说明书第一章热管及热管换热器的概述热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理,起到良好的制冷效果。
具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点.将热管散热器的基板与晶闸管等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。
热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明［1］，它是利用封闭工作腔内工质的相变循环进行热量传输，因而具有传输热量大及传输效率高等特点。
随着热管制造成本的降低，尤其是九十年代前后随着水碳钢热管相容性问题的解决，热管凭借其巨大的传热能力，被广泛应用于石油、化工、食品、造纸、冶金等领域的余热回收系统中。
热管气-气换热器是最能体现热管优越性的热管换热器产品，它正在逐步取代传统的管壳式换热器.热管气-气换热器是目前应用最广泛的一种气—气换热器。
我国的能源短缺问题日趋严重，节能已被提到了重要的议事日程.大量的工业锅炉和各种窑炉、加热炉所排放的高温烟气，用热管气—气换热器进行余热回收，所得到的高温空气可用于助燃或干燥，因此应用前景非常广阔。
据有关报道称，我国三分之二的能源被锅炉吞噬，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率达85％,因此，提高工业锅炉的热效率，节能潜力十分巨大。
如果我国锅炉的热效率能够提高10％，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量，做好工业锅炉及窑炉的节能工作对节约能源具有十分重要的意义［2~6］。
利用热管气-气换热器代替传统的管壳式气—气换热器，一方面，能够大大提高预热空气进入炉内的温度，降低烟气温度,从而大大提高锅炉的热效率;另一方面，热管气-气换热器运行压降非常小，有时甚至不需要增加引风机等设备，从而使得运行费用大大降低。
1。
1 热管及其应用热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点.由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体压降小等优点。
热管换热器的设计计算
热管中从冷凝段回流到蒸发段的液体的一部 分 ,由于蒸汽流的流动将被携带到冷凝段 ,因而造成 蒸发段干枯 ,引起蒸发段过热 ,这一极限称为热管的 携带限 。 对重力式无吸液芯热管 , 携带极限的管径可用 下式计算 :
dc =
1. 78 Q ent
- 1/ 4 - 1/ 4 π γ(ρ ) + ρV L - 2
L经 = L1 = L2 K2 K1
饱和温度 , K; T1 、 T2 — — — 分别为热流体和冷流体的温度 , K。 安全长度比主要用于验证计算确定的长度比是 否安全 。 1. 3 工质的选择 工质的选择要满足与热管材质相容性和热物理
( 4)
2001 年第 3 期 王 磊 : 热管换热器的设计计算
1. 5 翅片效率与翅化比 1. 5. 1 翅片效率
G
单位 kg/ m2 ・ s
流动方向上的管排数
8 2. 4～2. 7
热管在气体侧传热时热阻较大 , 常采取加翅片 的方法来强化传热 。加翅片后 ,随翅片高度的增加 , 其温度与热管壁温有一个梯度 。当以热管光管面积 计算给热系数时 ,即存在一个翅片传热效率问题 ,即 η=
( 见 2. 3 中定义) ,W/ m2 ・ K;
M1 、 M2 — — — 分别为热流体和冷流体的质量流
单管传输功率 (kW)
<1 <3 <7
管径 d o ( 外径) (mm)
16～25 25～32 32～60
量 ,kg/ h 。 在计算时 , 需先确定 L 经 , 再根据传热原理求 K1 、 K2 。为此 , 可先估计 K1 、 K2 值 , 估算出 L 经 , 再进 行精确的传热计算 。 K1 与 K2 值可按表 2 估计 。
气气热管换热器计算书
热管换热器设计计算1确定换热器工作参数1.1 确定烟气进出口温度ti，t3，烟气流量V,空气出口温度頁，饱和蒸汽压力Pc?对于热管式换热器，ti 范圉一般在250°C? 600°C 之间，对于普通水- 碳钢热管的工作温度应控制在300°C 以下. t2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180°C.空气入口温度的. 所选取的各参数值如下：2 确定换热器结构参数2.1确定所选用的热管类型烟气定性温度： f 宇_4 沁； 2 沁=310 比在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的半均值所得出：如+営=420? c+严z = 18O°C烟气入口处：q =. t2+tiX4 200°C+20°Cx4烟气出口处：l° 5 5 C选取钢-水重力热管. 其工作介质为水. 工作温度为30OC~25°0 C? 满足要求. 其相容壳体材料：铜. 碳钢（内壁经化学处理）。
2.2 确定热管尺寸对于管径的选择，由音速极限确定所需的管径d v = 1.64 Qc t J厂9必)2根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范闱，取10 = 56 吃启动时p v = O.1113k^/7H 3p v = 0.165 X 105par = 2367.4 幼/kg因此d v = 1.64 I ! = 10.3 mmyr(p v p v)l由携带极限确定所要求的管径d _ I 1.78 X Qent Qc=4kW,在P Ji (P L" 1/4+ P V~1/4)_2^(P L - Pv]1/4根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取180°C时P L = 886.9kg/m3 pv = 5.160/c^/m3 r = 20\3kJ/kg Q ent=4kw 管内工作温度t t =J = 431.0xl0^N/m因此178x4nx20L3x(8Q6.^ i/4+SA6^i/4)-2 [gX431.0xl0-4(886.9-5.160)]1/4 =13.6nun考虑到安全因素，最后选定热管的内径为4 = 22111111管売厚度计算由式Pv420qcr]式中，Pv按水钢热管的许用压力28.5kg /nmr 选取，由对应的许用230°C來选取管壳最大应力乐朋=14kg/nim 2,而[<r]= - (7,^ = 3.5ka / nmr 428? 5x0.022 =0.89611U11考虑安全因素，= 1.5210101x131.15, 管壳外径：df =4+2S= 22+2x1.5= 25mm.通常热管外径为25? 38mm时，翅片高度选10? 17mm （—般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好. 翅片间距对干净气流取 2.5? 4mm：积灰严重时取6? 12inm,并配装吹灰装置. 综上所述,热管参数如下：翅片节距：Sf = Sf+务=4+1= 5mm每米热管长的翅片数：n厂啤= ^ = 200/mS f 5肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积Af =[2x^.x （d^-d；）+ ^ d f . J f] n f 4 4 每米长翅片热管翅片之间光管面积A=”a（i- i “込）每米长翅片热管光管外表面积肋化系数:宀[2x^x(d^-d;) + ^ d f J f] n f l + ^ d o (l-n f J f)訂- 4 力4[0.5 x (O.O5 2 - 0 0253) + 0 05 x0 0011x200 + 0.025 x(l-0.2) o ---- =8.70.0252.3确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子S' = (1.2~1.5)蚣取S'= 中心距70nmio3 热力计算3. 1确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长Wc，以及迎风面管数B1）确定烟气标准速度V, —般取 2.5~5m/s,假设vMm/s,可得出烟气迎风面的面积4=匕=黑=2.8n】22）确定迎风面宽度E,取E=1.8m,热管的热侧管长“=霍=1.56m,适当D 1.0取= 1.5m,并且lh/lc = 3/1<? l c = 0.5mo3）求出迎风面的管数B, B = E/S = 1.8/0.07 = 25.7,B为整数，应取B=26, 因此实际的迎风面的宽度 E = 0.07 X26 = 1.82m,同时实际的迎风面面积A' =Exl h =1.82 X 1.5 =2.73m2,实际的速度是 d = v/A'=疵鲁石= 4.07m/So3.2确定传热系数1）烟气定性温度：tf = ti + t2/2 = 420°C；200°C = 310 C°,从而确定烟气的物性参数：2)确定烟气侧管束的最小流通截面积NFA = [(S '一d。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；W为流体的质量流量，kg/h；H为单位质量流体的焓，kj/kg；下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；t为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K值如下表：注：1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h1 kcal = 4.18 kj2、温差（1）逆流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t2←t1温差△t：△t1→△t2△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t1→t2温差△t：△t2→△t1△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
气气热管换热器计算书
气气热管换热器计算书热管换热器的设计计算1.确定换热器工作参数在设计热管式换热器时，需要确定烟气进出口温度t1和t2，烟气流量V，空气出口温度t2，以及饱和蒸汽压力pc。
对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300℃以下，而t2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180℃。
所选取的各参数值如下：烟气流量：m2/h饱和蒸汽压力：0.2MPa空气出口温度：120℃空气入口温度：20℃排烟入口温度：20℃排烟出口温度：200℃2.确定换热器结构参数2.1 确定所选用的热管类型在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出。
对于本设计，烟气入口处的温度为180℃，烟气出口处的温度为56℃。
因此，选取钢-水重力热管作为工作介质，其工作温度为30℃~250℃，相容壳体材料为铜和碳钢（内壁经化学处理）。
2.2 确定热管尺寸在确定热管尺寸时，需要根据音速极限和携带极限来选择管径。
根据参考文献《热管技能技术》，取参考功率范围Qc=4kW，在t2=56℃启动时，可得到热管的管径为10.3mm。
根据参考文献《热管技能技术》，取参考功率范围Qent=4kW，在管内工作温度ti=180℃时，可得到热管的管径为1.11mm。
根据给定的公式，计算得到热管的内径为22mm，管壳厚度为1.5mm，外径为25mm。
为保证翅片效率在0.8以上，选取翅片高度为11mm，厚度为0.5mm，翅片间距为5mm，肋化系数为8.7.将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距取70mm。
确定热管的热侧和冷侧管长。
本文介绍了烟气余热锅炉中热管的设计计算方法。
首先需要确定烟气标准速度v，一般取2.5~5m/s，假设v=4m/s，可得出烟气迎风面的面积A=2.8m2.确定迎风面宽度E，取E=1.8m，热管的热侧管长Aℎ=1.5m，并且Aℎ⁄AA=3⁄1，∴AA=0.5m。
求出迎风面的管数B，A=A⁄A′=1.8⁄0.07=25.7，B为整数，应取B=26，因此实际的迎风面的宽度A=0.07×26=1.82m，同时实际的迎风面面积A′=A×Aℎ=1.82×1.5=2.73m2，实际的速度是A′=A⁄A′=4.07m/s。
热管换热器计算书
热管换热器设计计算1 确定换热器工作参数1.1 确定烟气进出口温度t 1，t 2，烟气流量V ，空气出口温度t 2c，饱和蒸汽压力p c .对于热管式换热器，t 1范围一般在250C ~600C 之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C 以下.t 2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180C .空气入口温度t 1c.所选取的各参数值如下：2 确定换热器结构参数2.1 确定所选用的热管类型 烟气定性温度： t f =t 1+t 22=420°C+200°C2=310°C在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出：烟气入口处： t i =t 1+t 2c ×45=420°C+152°C×45=180°C 烟气出口处：t o =t 2+t 1c ×45=200°C+20°C×45=56°C选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为30C ~250C ，满足要求，其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。
2.2 确定热管尺寸对于管径的选择,由音速极限确定所需的管径d v =1.64√Q cr(ρv p v )12根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范围，取C Q 4kW =，在t o =56°C 启动时ρv =0.1113kg/m 3p v =0.165×105pa r =2367.4kJ/kg因此 d v =1.64√Q cr(ρv p v )12=10.3mm由携带极限确定所要求的管径d v =√1.78×Q entπ∙r(ρL −14⁄+ρv −14⁄)−2[gδ(ρL−ρv ]14⁄ 根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取4Q ent =kw 管内工作温度 t i =180℃时ρL =886.9kg/m 3 ρv =5.160kg/m 3r =2013kJ/kg4431.010/N m δ-=⨯因此 d v =√1.78×4π×2013×(886.9−14⁄+5.16−14⁄)−2[g×431.0×10−4(886.9−5.160)]14⁄=13.6mm考虑到安全因素，最后选定热管的内径为m m 22d i =管壳厚度计算由式][200d P S iV σ=式中，V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取，由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm σ=,而2MAX 1[] 3.5/4kg mm σσ==故 0.896mm 3.52000.02228.5S =⨯⨯=考虑安全因素，取 1.5S mm =,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f =⨯+=+=. 通常热管外径为25~38mm 时，翅片高度选10~17mm （一般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm 为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好.翅片间距对干净气流取2.5~4mm ；积灰严重时取6~12mm ，并配装吹灰装置.综上所述，热管参数如下：翅片节距：'415f f f S S mm δ=+=+= 每米热管长的翅片数：'10001000200/5f f n m S === 肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积22[2()]14f f o f f f A d d d n ππδ=⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅每米长翅片热管翅片之间光管面积(1)r o f f A d n πδ=⋅⋅-⋅每米长翅片热管光管外表面积o o A d π=⋅ 肋化系数：22[2()]1(1)4f o f f f o f f f rood d d n d n A A A d ππδπδβπ⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅-⋅+==⋅22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)8.70.025⨯-+⨯⨯+⨯-==2.3 确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距S ′=(1.2~1.5)d f 取S ′=70mm 。
热管换热器毕业设计计算
烟气余热利用热管换热器设计一．原始数据1. 烟气侧：流量 10V •=50000Ｎm ³/h （标况） 入口温度 t'₁=300℃ 2. 空气侧：流量 20V •=49000Nm ³/h （标况）⒊ 热管采用正三角形叉排，沿流动方向，其横向中心距T S =0.065m ，则纵向中心距L S =0.057m 。
光管外径 0D 0.025m = 光管内径 i d 0.02m = 热管全长 t l 2.5m =带翅片的热管长度 l 2.5m = 翅片高度 f l 0.0125m = 翅片厚度 f δ0.001m = 翅片间隙 f S =0.007m 翅片节距 S =f δ+f S =0.008m 单根热管长度之上的翅片数 f n =1S=125个 翅片管外径 d f =0.050m热力计算1. 工艺参数的计算热管换热器的工艺参数包括流量及进出口温度。
冷热流体的放热量及吸热量应满足如下的热平衡方程：Q =p m c t •∆△=p V c t ρ•∆△ 其中：Q ——放热量或吸热量，W ；m •——质量流量， /kg s ；p c ——定压比热，/()J kg ℃; t ∆△——进出口温度，℃； ρ——流体密度，3/kg m ； V •——流体的体积流量，3/m s考虑到露点腐蚀的问题，烟气的出口温度取为1''t 150=℃，空气的入口温度取为2't 20=℃, 标况下，烟气的物性参数为： 密度 10ρ 1.295= 3/kg m定压比热 10p c =1.10×10³/()J kg ℃假定热损失为10%101010()'''11p Q V -c t t ρ•=放 =1.295×（50000/3600）×1.10×10³×（300—150） =2967.9kWQ 吸=0.95Q 放=0.95×2967.9=2819.5kW''',202220=()20p Q V t t c ρ•-吸其中20ρ——标况下的空气密度1.293 3/kg m20V•——标况下的空气体积流量，490003/ms2m •——空气的质量流量， /kg s,20p c —工作状况下空气的定压比热，1.013×10³ /()J kg ℃代入数据：2819.5×10³=1.293×（49000/3600）×1.013×10³×（t 2”－20）得：t 2”=178.2℃烟气的平均温度 由1m T=12（1't +1''t ） =225℃ 得烟气的物性参数： 密度 1ρ=0.7218 3/kg m ；定压比热 1p c =1.12×10³ /()J kg ℃； 导热系数 1λ=0.0418 /()w m •℃； 运动粘度 1v =3.541×10ˉ5 2/m s ； 普朗特数 1r P =0.661；由空气侧平均温度2m T =12（2''t +2't ） =99.1 ℃ 得空气的物性参数： 密度 2ρ=0.946 3/kg m ；定压比热 2p c =1.009×10³ /()J kg ℃； 导热系数 2λ=0.0321 /()w m •℃； 运动粘度 2v =2.313×10ˉ52/m s ； 普朗特数 2r P =0.6882. 热管的工作温度v T 及热管的长度选择工作温度T v =(T 1m ＋T 2m )/2=162.1 ℃热管的总长度为2.5 m ，取12 1.25m l l == 其中 1l ——烟气侧的热管长度，m 2l ——空气侧的热管长度，m3. 热管换热器的流速选择及迎风面宽度B 的计算透过系数02()T f f f TS d l S S n ϕ=--⨯=0.336取烟气侧的迎风流速 10u =5/m s 由11010B u l V •= 得迎风面宽度10110B V l u •==(50000÷3600)/1.25×5=2.22 则横向热管数，即列数33.53TBn S ==，取n=34 则 340.065 2.18T S B n =⨯==⨯m 烟气侧的最大流速：101u u ϕ==14.9 /m s空气侧的迎风速度：20202BV u l •==（49000÷3600）/1.25×2.18=4.99 /m s 空气侧的最大流速：u 2=u 20/0.336=14.85 /m s4. 单根热管的总热阻及总热管数：烟气侧的雷诺数：1011e R u d v ==(14.9×0.025)/3.541×10-5=10520空气侧的雷诺数：0222e R u d v ==(14.85×0.025)/2.313×10-5=16051由无因次方程：130.63380.137e u r N R P =得106338300.137e rh R P d λ=烟气侧的换热系数：111110633830.137e r h R P d λ== 0.137×0.0418/0.025×105200.6338×0.6611/3 = 70.57 /()w m ⋅℃ 空气侧的对流换热系数：2222106338300.137e r h R P d λ== 0.137×0.0321/0.025×160510.6338×0.6881/3 = 71.66/()w m •℃ 翅片管的翅化比：00022[2]1(1)4()f f f f f d d d n d d δδπππβπ-+-+=⨯⨯⨯223.14[2(0.050.025) 3.140.050.001]143 3.140.025(10.001)43.140.025⨯⨯-+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯== 5.9翅化效率表示实际传热能力与翅片在根部温度时传热能力之比：()f fth ml ml η=其中，m =45w λ=/()w m •℃为翅片材料的导热系数则烟气侧的翅化效率 ：1η== 0.863 空气侧的翅化效率：2η== 0.8615 单根热管的总热阻为：1220010112021111lnln 22i i w w R d d h d l l d l d h d l πβηπλπλπβη=+++ 110.025ln3.1467.750.025 1.25 6.80.87932 3.1445 1.250.02=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯10.0251ln 2 3.1445 1.250.02 3.1436.590.025 1.25 6.80.9302++⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ = 0.058/w ℃对数平均温差为：△T m =（300-178.2）-（150-20）/㏑（300-178.2）/（150-20）=126.2 ℃单根热管的传热效率：q =△T m /R =126.2/0.058=2176总热管数：333230.7102.31010'Q N q ⨯⨯===1295.7取20%的富裕量，则实际需要热管数 1.2'N N ==1554最终取列数为n=34，排数m=46排 设备的基本尺寸为： 长：46×57=2622 mm 宽：34×65=2210 mm高：2500 mm5. 两侧的壁温及压力损失 烟气侧的平均壁温： 111101m m QNT T h d l πβη=-=173.5 ℃ 空气侧的平均壁温： 222220m m QNT T h d l πβη=+=149.9℃热管换热器的净自由容积：2220044()f f T L f d NFV S S d d n ππδ=---2223.140.0253.140.0650.057(0.050.025)0.00114344⨯⨯--⨯-⨯⨯==3.03×10-3 3/m m容积的当量直径：4NFVD A=其中A ——流体的总浸润表面积，2m烟气侧的容积当量直径：311447.34103.140.0251.256.8NFVD A -⨯⨯⨯⨯⨯===0.021m空气侧的容积当量直径：322447.34103.140.0251.256.8NFVD A -⨯⨯⨯⨯⨯===0.021m 烟气侧的雷诺数：511118.930.0444.450910e u D Rv -⨯⨯===8837空气侧的雷诺数：522224.690.0442.54510e u D Rv -⨯⨯===13483烟气侧的能量耗散系数： 110.1451.92e R ξ-==1.92×8837-0.145=0.5142空气侧的能量耗散系数: 220.1451.92e R ξ-==1.92×13483-0.145=0.4837 烟气侧的压力损失：。
热管换热器计算
热管换热器设计计算1 确定换热器工作参数1.1 确定烟气进出口温度t 1，t 2，烟气流量V ，空气出口温度t 2c，饱和蒸汽压力p c .对于热管式换热器，t 1范围一般在250C ~600C 之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C 以下.t 2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180C .空气入口温度t 1c.所选取的各参数值如下：2 确定换热器结构参数2.1 确定所选用的热管类型 烟气定性温度： t f =t 1+t 22=420°C+200°C2=310°C在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出：烟气入口处： t i =t 1+t 2c ×45=420°C+152°C×45=180°C 烟气出口处：t o =t 2+t 1c ×45=200°C+20°C×45=56°C选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为30C ~250C ，满足要求，其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。
2.2 确定热管尺寸对于管径的选择,由音速极限确定所需的管径d v =1.64√Q cr(ρv p v )12根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范围，取C Q 4kW =，在t o =56°C 启动时ρv =0.1113kg/m 3p v =0.165×105pa r =2367.4kJ/kg因此 d v =1.64√Q cr(ρv p v )12=10.3mm由携带极限确定所要求的管径d v =√1.78×Q entπ∙r(ρL −14⁄+ρv −14⁄)−2[gδ(ρL−ρv ]14⁄ 根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取4Q ent =kw 管内工作温度 t i =180℃时ρL =886.9kg/m 3 ρv =5.160kg/m 3r =2013kJ/kg4431.010/N m δ-=⨯因此 d v =√ 1.78×4π×2013×(886.9−14⁄+5.16−14⁄)−2[g×431.0×10−4(886.9−5.160)]14⁄ =13.6mm考虑到安全因素，最后选定热管的内径为m m 22d i =管壳厚度计算由式][200d P S iV σ=式中，V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取，由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm σ=,而2MAX 1[] 3.5/4kg mm σσ==故 0.896mm 3.52000.02228.5S =⨯⨯=考虑安全因素，取 1.5S mm =,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f =⨯+=+=.通常热管外径为25~38mm 时，翅片高度选10~17mm （一般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm 为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好.翅片间距对干净气流取2.5~4mm ；积灰严重时取6~12mm ，并配装吹灰装置.综上所述，热管参数如下：翅片节距：'415f f f S S mm δ=+=+= 每米热管长的翅片数：'10001000200/5f f n m S === 肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积22[2()]14f f o f f f A d d d n ππδ=⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅每米长翅片热管翅片之间光管面积(1)r o f f A d n πδ=⋅⋅-⋅每米长翅片热管光管外表面积o o A d π=⋅ 肋化系数：22[2()]1(1)4f o f f f o f f f rood d d n d n A A A d ππδπδβπ⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅-⋅+==⋅22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)8.70.025⨯-+⨯⨯+⨯-== 2.3 确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距S ′=(1.2~1.5)d f 取S ′=70mm 。
热管换热器及设计计算
冷流体4.9t/h 进口温度70℃ 出口温度135℃
热流体速度 0.8m/s
冷流体速度 1.5m/s
螺旋板式换热器板宽 0.3m
? 设计结果
换热面积 8.4m2
螺旋通道长度 14m
THANKS
? 翅片材料-低碳钢 焊接方式-高频焊接
? 光管外径0.032m 热管内径0.027m
? 热管全长2m
翅片高度0.015m
主要设计步骤
? 计算传热量、空气流出口温度和对数平均 温差
? 确定引风面积、迎风面管排数 ? 求总传热系数 ? 求加热侧总传热面积、热管换热器根数 ? 求换热器纵深方向排数 ? 求流体通过热管换热器的压力降
? 常规设计计算法与常规间壁式换热器相似 将热管群看成是一块热阻很小的“间
壁”，热流体通过“间壁”的一侧不断冷却， 冷流体通过“间壁”的另一侧不断被加热。
主要原始数据
? 排烟烟气流量4507m3/h 温度240-260℃
? 预热空气流量3800m3/h
进口温度20℃ 出口温度160-170℃
? 热管工质-水 管壳材料-20号锅炉无缝钢管
主要内容
? 热管介绍 ? 热管换热器分类 ? 热管换热器设计计算 ? 热管技术的应用 ? 螺旋板换热器介绍 ? 螺旋板换热器设计计算
热管的介绍
? 热管一般由管壳、毛细多孔材料 吸液芯和工作介质组成。
? 在蒸发段吸热热量气化成气体； ? 在冷凝段放出气化潜热热凝结成
液体； ? 在工业利用中，工作介质依靠重
螺旋板式换热器较多采用液 -液换热。
螺旋板式换热器分类
1、按流动方式分 ? 逆流型 ? 错流型 ? 混合型 2、按焊接方式分 ? “Ⅰ”型 螺旋体端面全部焊
热管的换热基本知识及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
管式换热器的计算公式
管式换热器的计算公式
管式换热器的计算公式主要涉及到换热面积、热负荷、传热系数等方面，具体如下：
1. 换热面积计算公式：A=πdnL，其中d是管子的内径，n是管子的数量，L是管子的长度。
2. 热负荷计算公式：Q=(m1-m2)Cp(T1-T2)，其中m1和m2是两个流体的质量流量，Cp是比热容，T1和T2是两个流体的温度差。
3. 传热系数计算公式：kd=m/πdnλv，其中λv是导管内膜的热导率，m是质量流量，d是导管的内径，n是导管数量。
4. 还有一个公式是：a=q/k(tr-△t)，其中a为换热面积，q为总换热量，k 为导热系数。
这些公式在不同的场合有不同的应用，请根据实际情况选择合适的公式进行计算。
热管的换热原理及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号)热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min 内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
换热器计算公式
换热器计算公式换热器部分计算管程介质为热⽔进⼝温度 (℃) Tt1=110（给定）出⼝温度 (℃) Tt2=120（给定）⼯作压⼒（MPa) Pt = 1.0（给定）平均温度(℃) Tt =115(计算）流体的⽐定压热容Cp(KJ/(kg.℃))=4.2358(查表）流量(t/h) Q =50（给定）流体密度（kg/m3)ρ=1000(查表）所需热量(KJ/h)=2117900(计算）壳程进⼝温度 (℃) Ts1=158.5（给定）蒸发潜热(KJ/kg)Rs1=2087.43出⼝温度 (℃) Ts2=115（给定）蒸发潜热(KJ/kg)Rs2=2216.6⼯作压⼒（MPa) Pt =0.5（给定）平均温度 (℃) Ts =136.75(计算）流体的⽐定压热容Cp1(KJ/(kg.℃)=4.2781(查表）158.5℃降为115℃1.温差放出热量(KJ/(kg)）为186.10115℃129.17158.5(℃) 饱和蒸汽密度（kg/m3)ρ1 3.144(查表）115.0(℃) 饱和蒸汽密度（kg/m3)ρ20.9647(查表）1⽴⽅饱和蒸汽从158.5℃降为115.0放出潜热(KJ/(m3)）所需要⽔蒸汽量为(m3/h)435.845088(计算）饱和蒸汽流速(m/s)15(查表）壳程进出⼝管径(mm)101.373458(计算）取壳程进出⼝管径DN 100 2.密度变化放出热量(KJ/(kg)）4673.20设计计算介质为饱和蒸汽每1千克饱和⽔蒸汽从每1千克饱和⽔蒸汽吸收热量(KJ/(kg)换热管外径（mm ）25（给定）换热管内径（mm ）20（给定）换热管长度（mm ）6000（给定）换热管数量180（给定）换热器管程程数2（给定）换热管换热⾯积（m2）84.8230002换热管内介质流速(m/s)0.49146811总传热系数K 计算流体的导热系数λ(W/(m.℃))0.683流体主体粘度（Pa.s)µ0.00024313管内强制湍流传热ai 283.014896流体的导热系数λ(W/(m.℃))0.684壳程流体介质平均温度下密度（kg/m3)ρ1.7895壳程流体介质平均温度下流体主体粘度（Pa.s)µ 2.02E-04壳程流体介质在管壁温度下流体粘度（Pa.s)µw 2.21E-04管外强制湍流传热ao 71.2633298换热管选⽤材料20管换热管传热系数51.8(查表）总传热系数 K=15.1910132低粘度流体在管内强制湍流传热低粘度流体在管外强制湍流传热流体的有效平均温16.4117511差(℃)换热⾯积（m2） F=8495.00787 (查表）(查表）。
热管的换热原理及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号)热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min 内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
热管换热器计算
热管换热器计算热管换热器计算可用热平衡方程式进行计算，对于常温下使用的通风系统中的热管换热器的换热后温度，回收的冷热量也可用下列公式计算，由于公式采用的是显热计算，但实际热回收过程也发生潜热回收，因此计算值较实测值偏小，其发生的潜热回收可作为余量或保险系数考虑。
热管换热器的计算：1. 热管换热器的效率定义/t1- t3(1-1)式t1、t2——新风的进、出口温度（℃）t3——排风的入口温度（℃）2.热管换热器的设计计算一般已知热管换热器的新风和排风的入口温度t1和 t3，取新风量Lx与排风量L P 相等。
即 Lx= LP，新风和排风的出口温度按下列公式计算：t2=t1－η(t1－t3) (1-2)t4=t3＋η(t1－t3) (1-3)t4——排风出口温度（℃）回收的热量Q (kW), 负值时为冷量：Q(kW)= Lx ρXCx（t2-t1）/3600 (1-4)式中 Lx——新风量（ m3/h ）ρx——新风的密度（kg/m3）（一般取1.2 kg/m3）C x ——新风的比热容，一般可取1.01kJ/ (kg ·℃ )。
η=t1-t 23.选用热管换热器时，应注意：1）换热器既可以垂直也可以水平安装，可以几个并联，也可以几个串联；当水平安装时，低温侧上倾5℃~7℃。
2）表面风速宜采用1.5 m/s~3.5m/s。
3）当出风温度低于露点温度或热气流的含湿量较大时，应设计冷凝水排除装置。
4）冷却端为湿工况时，加热端的效率η值应增加，即回收的热量增加。
但仍可按上述公式计算（增加的热量作为安全因素）。
需要确定冷却端（热气流）的终参数时，可按下式确定处理后的焓值，并按处理后的相对湿度为90%左右考虑。
h 2=h1－36Q/ L×ρ(1-5)式中 h1, h2——热气流处理前、后的焓值（kJ/kg）;Q ——按冷气流计算出的回收热量（W）; L ——热气流的风量（m3/h ）；ρ——热气流的密度（kg/m3）。
热管换热器计算范文
热管换热器计算范文一、热管换热器的基本原理热管是一种通过毛细管作用原理实现传热的设备。
它由一个密封的金属管壳和内部填充的工作介质组成。
当热管一个端子受热时，工作介质在其内部蒸发成蒸汽，并通过毛细管作用传输到冷端。
在冷端，蒸汽会凝结成液体，并通过毛细管作用返回到热端，形成一个循环。
这样，热能就从热端传输到冷端。
热管换热器的基本原理是利用热管的这种传热特性实现热交换。
当冷却介质从外部通过热管壳体流过时，冷却介质会吸收热管内部传来的热能，并带走。
同时，如果需要加热，可以通过加热介质在热管壳体外部流动，使热能传递到热管内部，再通过热管传递到被加热介质。
二、热管换热器的计算方法1.尺寸设计(1)热管长度的设计热管长度的设计需要考虑传热区的传热量和热管的传热能力。
一般来说，传热量越大，热管的长度就越长。
在设计中，可以通过传热面积和传热系数之间的关系来确定热管的长度。
(2)热管直径的设计热管直径的设计需要考虑热管内部液膜的稳定性和热传导的能力。
一般来说，热管直径越大，热管的热传导能力就越强。
在设计中，可以通过液膜厚度和热传导系数之间的关系来确定热管的直径。
(3)热管间距的设计热管间距的设计需要考虑传热区的总传热量和各热管之间的传热均匀性。
一般来说，传热量越大，热管间距就越小。
在设计中，可以通过传热面积和总传热量之间的关系来确定热管的间距。
2.传热量计算(1)传热面积的计算传热面积的计算需要考虑热管的外表面积和内部液膜的面积。
一般来说，传热面积越大，传热量就越大。
在计算中，可以通过热管的外径、长度和液膜厚度来确定传热面积。
(2)传热系数的计算传热系数的计算需要考虑流体的性质和流动情况。
一般来说，传热系数越大，传热量就越大。
在计算中，可以通过流体的传热能力、流速和温度差来确定传热系数。
(3)传热温差的计算传热温差的计算需要考虑热管的热源温度和冷却介质的温度。
一般来说，传热温差越大，传热量就越大。
在计算中，可以通过热源温度、冷却介质温度和热管的传热特性来确定传热温差。
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热管换热器计算(2009-02-20 22:50:45)转载标签：热管换热器计算德天热管亚洲热管网热管换热器计算可用热平衡方程式进行计算，对于常温下使用的通风系统中的热管换热器的换热后温度，回收的冷热量也可用下列公式计算，由于公式采用的是显热计算，但实际热回收过程也发生潜热回收，因此计算值较实测值偏小，其发生的潜热回收可作为余量或保险系数考虑。
本文选自【亚洲热管网】热管换热器的计算：1. 热管换热器的效率定义η=t1-t2/t1- t3 (1-1)式t1、t2——新风的进、出口温度（℃）t3——排风的入口温度（℃）2.热管换热器的设计计算一般已知热管换热器的新风和排风的入口温度t1和t3，取新风量L x 与排风量L P相等。
即L x = L P，新风和排风的出口温度按下列公式计算：t2=t1－η(t1－t3) (1-2)t4=t3＋η(t1－t3) (1-3)t4——排风出口温度（℃）回收的热量Q (kW), 负值时为冷量：Q(kW)= L xρX C x（t2-t1）/3600 (1-4)式中L x——新风量（m3/h ）ρx——新风的密度（kg/m3）（一般取1.2 kg/m3）C x——新风的比热容，一般可取1.01kJ/ (kg ·℃)。
3.选用热管换热器时，应注意：1）换热器既可以垂直也可以水平安装，可以几个并联，也可以几个串联；当水平安装时，低温侧上倾5℃~7℃。
2）表面风速宜采用1.5 m/s~3.5m/s。
3）当出风温度低于露点温度或热气流的含湿量较大时，应设计冷凝水排除装置。
4）冷却端为湿工况时，加热端的效率η值应增加，即回收的热量增加。
但仍可按上述公式计算（增加的热量作为安全因素）。
需要确定冷却端（热气流）的终参数时，可按下式确定处理后的焓值，并按处理后的相对湿度为90%左右考虑。
h2=h1－ 36Q/ L×ρ (1-5)式中h1, h2——热气流处理前、后的焓值（kJ/kg）;Q ——按冷气流计算出的回收热量（W）;L ——热气流的风量（m3/h ）；ρ——热气流的密度（kg/m3）。
【例】已知当地大气压接近993hpa；新风与排风量相等，L x=L p=10000m3/h;夏季新风温度33.2℃，h1=92kJ/kg, 排风温度25℃；冬季室外温度为-12℃，室内排风温度为20℃，焓值为40 kJ/kg，试选用热管换热器。
【解】1) 按迎风面风速υx =3m/s求迎风面积F x：Fx=Lx / 3600Vx=10000/3600×3=0.926m22)查德天节能热管选型表，选用KLS15×1514型Fx=1.0 m2Vx=Lx/3600×1.0=2.78m/s3) 按υx=2.78m/s，查效率阻力表得：6排管时：η=61%，阻力＝96Pa8排管时：η=67%，阻力＝128Pa；出于经济效率综合考虑，选用6排管，热回收效率61％；4) 求新风出口温度[按公式1-2计算]夏季：t2=33.2－0.61(33.2－25)=28.2℃冬季：t2=-12－0.61(-12－20)=7.52℃查h-d图，当t1=33.2 ,h1=93kJ/kg时，其露点温度t L=26.3℃，新风出口t2大于t L，无冷凝水析出。
5) 求排风出口温度[按公式1-3计算]夏季：t4=25+0.61(33.2－25)=30.1℃冬季：t4=20+0.61(-12－20)=0.5℃查h-d图,冬季排风露点温度为10ºC 左右，排风温度低于露点温度，有冷凝水析出，故排风段应有冷凝水盘（在寒冷地区冬季排风温度远低于冰点时，应设计电加热器，保证排风通畅）。
6 ) 回收冷、热量计算，[按公式1-4计算]夏季：Q=1/3600 ×10000×1.2 ×1.01(28.2-33.2)=-16.83Kw (冷量)冬季：Q=1/3600×10000×1.2×1.01 (7.52＋12)=65.72Kw (热量)空调用热管换热器的设计计算晨怡热管西安工程大学王晓杰黄翔武俊梅郑久军2007-11-23 14:42:34摘要：热管技术以其独特的技术在很多领域得到了广泛的应用，在空调领域热管技术也逐渐受到重视，除了理论研究热管技术在空调领域的应用外，设计出合适的换热设备对热管在空调领域的应用也及其重要。
热管换热器的计算内容主要有热力计算和校核计算。
其中热力设计计算大致可分为常规计算法，离散计算法和定壁温计算法。
空调用热管换热器一般为气－气型换热器，文章主要针对气－气型热管换热器的常规计算法进行介绍，并给出了一个具体实例的计算结果，以进一步促进热管换热器在制冷空调领域的应用研究。
关键词：热管空调热力计算1 引言[1][2][4]热管换热技术因其卓越的换热能力及其它换热设备所不具有的独特换热技术在航空，化工，石油，建材，轻纺，冶金，动力工程，电子电器工程，太阳能等领域已有很广泛的应用，制冷空调领域冷冷热流体温差小，因此热管技术也逐渐受到重视。
根据实际需要设计出合理的热管换热器对于空调领域来说也极为重要。
同常规换热器计算一样，热管换热器的计算内容主要有两部分：热管换热器的热力计算和校核计算。
在这里主要对热管换热器的热力计算做个介绍。
热管换热器的热力设计计算目前大致可分为三类：常规计算法，离散计算法，定壁温计算法。
常规计算法将整个热管换热器看成一块热阻很小的间壁，然后采用常规间壁式换热器的设计方法进行计算。
离散计算法认为热量从热流体到冷流体的传递不是通过壁面连续进行的，而是通过若干热管进行传递，呈阶梯式变化，不是连续的。
定壁温计算法是针对热管换热器在运行中易产生露点腐蚀和积灰而提出的，计算时将热管换热器的每排热管的壁温都控制在烟气露点温度之上。
从而避免露点腐蚀及因结露而形成的灰堵。
空调系统要处理的对象一般为室外新风或是室内排风，都属于气态介质，因此空调用热管换热设备为气－气热管换热器。
本文将对空调用气－气热管换热器的常规计算法的热力计算做个简要介绍，文中的一次空气是待处理室外新风，二次空气可以是室内排风或室外新风。
2 热管换热器的设计计算[3][4]2.1已知设计参数一次空气质量流量M h, 进出口温度T1,T1’，二次空气质量流量M c, 进出口温度T2,T2’。
一般六个已知量中，只要给定5个即可，另一个参数可由热平衡方程算出，如需要，还需给出一、二次空气的允许压降，二次空气出口温度未知时的计算过程为：①一次空气定性温度 T h=(1)查定性温度下的一次空气物性参数：定压比密度导热系数粘度普兰德数②一次空气放出热量(2)③二次空气吸收热量(3)其中η为热损失率④由一次空气温降可假设二次空气出口温度⑤二次空气定性温度 T c=(4)查定性温度下的一次空气物性参数：定压比密度导热系数，粘度普兰德数⑥校核二次空气出口温度 (5 )2.2 基本选择2.2.1工质选择热管工质的选择主要取决于热管的工作温度，热管工作温度 (6)n的取值见表1表1 n的取值所选工质的主要要求为：①应适应热管的工作温度，并有适当的饱和蒸汽压②与壳体，吸液芯材料应相容，且具有良好的热稳定性③应具有良好的综合热物理性质④其它（包括经济性，毒性，环境污染等）空调用热管多采用氨作为工质。
2.2.2 壳体管材选择壳体的作用是把工质与外界隔开，因此要防漏、耐压，并能向工质传热以及把工质的热量传出，且价廉易得。
对壳体的要求主要为：①与工质有良好的化学相容性，以免产生不凝结气体和腐蚀，影响热管的船传热②导热系数高③承压性能好，机械强度高，易于机械加工④与工质有良好的浸润性空调用低温热管换热器的管材多采用铜、铝做原料。
2.2.3 放置形式和吸液芯的选择根据需要选用分离式，重力式和水平时，水平式需要吸液芯，吸液芯的作用是产生毛细力，对吸液芯的主要要求为：①与工质和壳体有良好的化学相容性②导热性能好③与工质有优良的浸润性④易于加工，与内壁能很好的吻合吸液芯类型多采用的材料为不锈钢、铜、铝、镍等。
2.2.4 管外扩展表面的选择根据要求选择合适的翅片结构，具体参数见表2（单位mm）。
表2 管外扩展表面参数2.3 结构设计①热管迎面空气质量流速G的确定G h，G c的范围可在2.4-3.6kg/m2s,对于气-气型换热器，一次空气和二次空气两端质量流速应满足=(7)在任何一侧流体的G值确定后，可由上式确定出另一侧流体的G值。
②迎风面积 A h= (8) A c= (9)③热管长度根据用户需求可先确定出热管一端的长度，再根据经济长度比确定另一端热管长度。
L经==(10)④迎风面高度E E h = (11) E c = (12)⑤迎风面管子根数 B=(13)实际迎风面高度E’= BS T(14)实际迎风面积A h’=E’L h (15) A c =E’L c (16)实际迎风质量流速 G h’= (17) G c’=(18)2.4 传热系数的计算①最小流通面积 NFA h=[(S T-d0)-2(H×δ×n f)]L h×B (19)NFA c=[(S T-d0)-2(H×δ×n f)]L c×B(20)②流体最大质量流速G maxG max h = (20)G max c = (21)③以翅片管外表面积计的一、二次空气两侧换热系数计算对叉排环形翅片管且气流垂直绕流翅片管的换热器的换热器管束外的对流换热系数推荐按下式计算（标准误差在5%左右）对低翅片管束=1.2—1.7 d r=13.5——16mm α’=(22)对于高翅片管束=1.7—2.4 d r=12——41mm α’=(23)④翅化后以光管为基准的换热系数α与以翅片管外表面积为基准的换热系数α’之间的关系为α=α’βη(24)其中β为翅化比，定义为翅化后热管的外表面积与光管外表面积之比(25)其中：A b———翅片间光管面积A f——翅片的外表面积A0———翅化端光管外表面积η为翅片效率法一直接计算得出(26)T w——翅片表面温度平均值T f——流体温度T0——翅片根部温度法二查表法[5]求出，值查传热学中相应的表即可得出——翅片材料导热系数——翅片平均厚度⑤总传热系数计算（以光管外表面积为基准）热管的传热热阻主要包括外部热阻和内部热阻[6]。
外部热阻：一、二次空气与热管两端管外表面的传热热阻；内部热阻：热管两端管壁径向导热热阻，热管两端吸液芯径向、轴向导热热阻，管壁轴向导热热阻，与工质移动有关的蒸汽轴向流动热阻、蒸发段和冷凝段汽液交界面热阻，污垢热阻。
其中与工质移动有关的蒸汽在管内传递和流动热阻相对较小，可忽略不计。