翅片管式换热器设计计算及程序
翅片管换热器：翅片管热交换器设计计算翅片管换热器
翅片管换热器：翅片管热交换器设计计算翅片管换热器翅片管换热器:翅片管热交换器设计计算翅片管换热器话题:翅片管换热器计算方法热交换器第四章翅片管热交换器设计计算第四章翅片管热交换器设计计算翅片管热交换器是一种带翅(亦称带肋)的管式热交换器，它可以有壳体也可以没有。
翅片管热交换器在动力、化工、制冷等工业中有广泛的应用。
随着工业的发展，工业缺水以及工业用水的环境污染问题日益突出，空气冷却器的应用更引起人们的重视，致使在许多化工厂中有!”#以上冷却负荷都由空冷器负担。
与此同时，传热强化方面研究的进展，使得低肋螺纹管及微细肋管等在蒸发、冷凝方面的相变换热得到广泛应用。
第一节构造和工作原理翅片管热交换器可以仅由一根或若干根翅片管组成，如室内取暖用翅片管散热器;也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式的热交换器。
翅片管是翅片管热交换器中主要换热元件，翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管(图$%()，也有扁平管(图$%&(())和椭圆管。
管内、外流体&’)通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。
翅片类型多种多样，翅片可以各自加在每根单管上(图$%()，也可以同时与数根管&’)子相连接(图$%(及()))。
&()空冷器是一种常见的翅片管热交换器，它以空气作为冷却介质。
其组成部分包括管束、风机和构架等(图$%*)。
管束是空冷器中主要部分，它由翅片管、管箱和框架组成，是一个独立的结构—*,+—第三篇高效间壁式热交换器设计计算型式长度%宽度”管排数换热面积工作压力翅片管型式管程数法兰型式#&(#*+!,型管束即:——水平式管束，长、宽各名义尺寸分别为(-和$-，翅片表面积和光’—!管排，——绕片式翅片管，管表面分别为$)&)-&和#&(-&，压力等级为#*%#).’,，+———&管程，——法兰密封面为平面型。
翅片管工艺计算公式
翅片管工艺计算公式翅片管的工艺计算公式主要包括传热面积计算、翅片参数计算、翅片管的传热系数计算等内容。
下面将详细介绍这些内容。
首先是传热面积计算。
传热面积是翅片管传热的基础参数，其大小直接影响着翅片管的传热效率。
传热面积的计算公式为：\[A = n \times \pi \times D \times L\]其中，A为传热面积，n为翅片管的数量，D为翅片管的外径，L为翅片管的长度。
通过这个公式，可以计算出翅片管的传热面积，为后续的工艺计算提供基础数据。
其次是翅片参数的计算。
翅片的设计参数包括翅片的宽度、高度、间距等，这些参数的选择对翅片管的传热性能有着重要影响。
翅片参数的计算公式为：\[P = \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{h} \times \frac{2t}{k} \times \tanh{mL}}}\]其中，P为翅片的间距，h为流体的对流传热系数，t为翅片的厚度，k为翅片的导热系数，L为翅片的长度，m为翅片的形状系数。
通过这个公式，可以计算出翅片的间距，从而确定翅片的设计参数。
最后是翅片管的传热系数计算。
传热系数是衡量翅片管传热性能的重要参数，其大小取决于翅片管的结构和工艺参数。
传热系数的计算公式为：\[Nu = \frac{hD}{k}\]其中，Nu为翅片管的对流传热系数，h为流体的对流传热系数，D为翅片管的外径，k为流体的导热系数。
通过这个公式，可以计算出翅片管的传热系数，从而评估翅片管的传热性能。
通过以上的工艺计算公式，可以对翅片管的传热性能进行准确的计算和分析，为翅片管的设计和制造提供科学依据。
下面将结合一个实际案例，介绍如何应用这些工艺计算公式。
假设某工厂需要设计一台换热器，其传热介质为水，流体的对流传热系数为1000 W/m2·K，翅片管的外径为20mm，长度为2m，翅片的厚度为1mm，导热系数为200 W/m·K，形状系数为0.5。
现需要计算翅片管的传热面积、翅片参数和传热系数。
横翅片管计算
风加热器设计换热及空气阻力计算一、已知参数空气流量 G Nm3/h12200空气比热容 Cp kcal/kg.℃0.2467空气密度ρkg/m3 1.293入口风温 T1℃-25出口风温 T2℃30.0进水温度 t1℃80出水温度 t2℃60水流量 W t/h10.70185水密度ρkg/m3968水比热容 Cp kcal/kg.℃1二、传热计算暖风器所需换热量 Q kcal/h214037对数温差计算ΔTm℃66.0ΔT1=t1-T250.0ΔT2=t2-T185传热系数 K kcal/m2.h. ℃30传热面积 F m2108.1暖风器换热面积(25%的裕量)m2135三、设计参数(固定式)暖风器截面高 H m1暖风器截面宽 B m2换热管外径 d mm19翅片宽 b mm13翅片厚δmm0.6翅片间距 S O mm 2.5换热管轴向中心距 S mm46母管长度 Lm mm2000母管中心距 Sm mm1120母管外径 dm mm40每米翅片管截面积 F J m2/m0.025每米翅片管表面积 F B m2/m 1.124暖风器所需排数 n3换热管总数 N125单排换热管数 N141.6暖风器风道截面积 F F m22暖风器流通截面积 F L m20.79进出水口直径 Ds mm(按1.8m/s)45四、阻力计算流经暖风器空气流速ωm/s 4.2定性温度 T℃3雷诺数 Re=d dl*ω/γ1275.084空气运动黏度γ×106m2/s14.21 Re＞180×103时阻力计算Δp=Δp0Zz式中: Δp0 — 一排管基本阻力(Pa) Δp0=ξ0*ω2*ρ/2 5.987ξ0 — 一排管阻力系数ξ0=0.26(l/d dl)^0.3Cz0.525 Zz—管排数3Cz—管排系数 1.05d dl — 流道当量直径(m)0.004311 l — 流道长度(m) l=H1/H*d+H2/H*(H3/2n)1/20.038187 H — 翅片管全表面积(m2)135H1 — 翅片间光管表面积(m2)-7.603 H2 — 翅片表面积(m2)142.603 H3 — 不计端部翅片表面积(m2)141.145 n — 翅片数54000Δp— 排管阻力(Pa)17.961 H2Omm 1.72 Re≤180×103时阻力计算Δp=C dl C l CzΔp0Zz式中： C dl — 系数（按l、dl查得） 1.2C l —系数（按l、dl查得）`0.94Δp0 — 一排管基本阻力(Pa)40Δp— 排管阻力(Pa)142.1 H2Omm14.2。
翅片式换热器计算
3.25 m/s 1.1465 5.606430964 6.4277731 23.64301807 0.003290895 153.6100197 1.0194925 m^3/s 3670.173 m^3/h 17.10596081
换热量的计算 风侧换热量
求解tw 47.7
66.53893573 248.5431069 10.78591376 239.4472855
1948.854032
内螺纹修正系数
固定参数 固定参数 固定参数
总的换热量
假定
222.6884456 2.038985
风侧换热量
cp(kJ/(kg*K)) 1.005 1.005
λ×102(W/(m*K)) 2.67 2.76
设计基本参数 冷凝温度
盘管基本参数 管排数 每排管的管数量 每英寸的翅片数量 每根铜管的长度
换热器结构计算 传热管直径do 传热管壁厚δ 流动方向管间距s1 排间距s2 片厚δ 翅片间距Sf 翅片根部外沿直径db 每米翅片侧外表面积af 每米翅片间基管外表面积ab 每米翅片侧总表面积aof 铜管内径di 每米长管内面积ai 每米长管外面积ao 每米管平均直径处的表面积 肋化系数τ 肋通系数α 迎风风速w 净面比ε 最窄截面风速Wmax 空气侧表面传热系数 沿气流方向翅片长度b 当量直径de 雷诺系数Re b/de A c n m α0
C m ψ n λ α0
50 ℃
9 rows 19 条 13 FIN 0.65 m
0.009525 m 0.00035 m 0.0254 m 0.02200 m 0.000115 m 0.00195 m 0.009755 m 0.495457975 m^2 0.02882783 m^2 0.524285806 m^2 0.008825 m 0.027724555 m^2 0.0306307 m^2 0.0291706 18.91052215 20.64117345
煤油翅片管换热器设计计算
30
初选壳侧传热系数
31
估算壳侧传热面积
32
管子材料及规格
33
基管外径
34
基管内径
35
管程内煤油的流速
36
管程所需流通截面
37
每程总管数
△tm
℃
K′ W∕(m2·℃)
F′
m2
mm
do
m
di
m
ω2
m/s
At
m2
n
根
38
所需管程数
Np
-
估
算 39
每根管长
l
m
传 40
管子排列方式
-
热 41
管中心距
s
mm
面 42
62
迎风面积
AF
m2
63
设计迎风面积
64
管内实际流速
65
风机校正系数
AF′
m2
ω t2
m/s
Φ
-
66
管外对流换热系数
ho
W/(㎡·℃)
67
校
核
计 算
68
69
煤油的雷诺数
Re
-
管内对流换热系数
hi
W/(㎡·℃)
污垢热阻
Rfi，Rfo ㎡·℃/W
70
管壁热阻
Rw
㎡·℃/W
71
校核传热系数
72
传热系数绝对误差
由表2.2 由表2.2 sp=scos30° sn=ssin30° 查表3.7 图3.69选择 nt=n/N 查表3.12 F=(F'f+F'b)η *l*n*Np δF=(F0-F')/F0
空调翅片换热器的传热系数该如何计算？如何最优化？
空调翅⽚换热器的传热系数该如何计算？如何最优化？⼀：换热器传热系数⼀般计算公式关于换热器的传热系数，很多业界⼈⼠做过研究，介质不同传热系数也不同，⼀般的经验是：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备注：不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太⾼，⼀般在800-1000W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（⽔—⽔）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（⽔（汽）—⽔）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
⼆：制冷剂系统翅⽚式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过⼀系列实验关联式计算⽽得，现在多⽤实验关联式进⾏计算。
之前的传热研究多对于之前常⽤的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a 等，现在对于R290、R410A也有研究。
按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：但⼀些换热器中会带有肋⽚（⽆论是翅⽚式还是壳管式），换热器表⾯会有污垢，引⼊污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，⼀般以换热器外表⾯为基准计算传热，所以对于翅⽚式蒸发器表述为：适⽤于R134a 制冷剂和R410A制冷剂蒸发器的计算：这个公式⽐较复杂，所需参数⽐较多，⽽且计算时需要假设热流q 来进⾏迭代计算，但经过计算对⽐发现，可以在上⼀个公式的基础上再乘以⼀个系数，经推算为1.05，就可以将上⼀个公式⽤于R134a。
冷柜⼯况的管内侧换热系数不到1000 W/（m2.C）（R22），这和制冷剂质量流速有关，有研究⼈员⽤Kandlikar 关联式通过计算机模拟得出了R134a 不同质量流速下的换热特征（空调⼯况），见下图：下⾯，⼩编再分享⼀些教科书进⾏计算的参数：三：标准中翅⽚换热器传热系数如何得出？最后，我们来看下现⾏标准JB/T7659.4中翅⽚换热器的传热系数是怎么得出的？1、传热系数的计算⽅法换热器热⼯计算的基本公式是：式中，Φ是换热量，单位：Wk是传热系数，单位：W/(㎡·K)A是换热表⾯积，单位：㎡t1、t2分别是两种换热流体的温度，单位：K（开⽒温度）Δt 是换热温差，单位：K根据公式（1），那么传热系数k的公式如下：要算出翅⽚式换热器的传热系数k，就要先算出换热量Φ、换热⾯积A、换热温差Δt。
翅片式换热器计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ凝器进出口空气参数 Q0 系数φ0 Qk 室外干球温度ta1 进出口温差 出风温度ta2
空气平均温度
对数平均温差θm 比热容Cpa 运动粘度ν 热导率 密度ρ 冷凝器外表面效率 铝翅片热导率 肋片当量高度h 翅片特性参数m 翅片效率ηf 冷凝器外表面效率ηo 管内换热系数 物性集合系数B 传热系数 总传热系数 r0 rb 铜管导热率 第一系数 第二系数 第三系数 Ko 传热面积Aof 换热量
0.31369 m^2 197.9734073
3.25 m/s 1.1465 5.606430964 6.4277731 23.64301807 0.003290895 153.6100197 1.0194925 m^3/s 3670.173 m^3/h 17.10596081
换热量的计算 风侧换热量
a*106(m2/s) 22.9 24.3
μ*106(kg/(m*s)) 18.6 19.1
ν*106(m2/s) 16
16.96
Pr
0.701 0.699
计算风速 迎风面积 翅片宽度b 假定风速 35度时空气密度ρa 最窄截面风速Wmax ρa*Wmax (ρa*Wmax)1.7 最窄截面当量直径 静压 单片盘管单元的风量 风机风量 校核气温差
15 1.318 19.77
35 ℃ 19 ℃ 16 ℃ 25.5 ℃ -23.22 ℃ 1.005 0.000015568 0.026295 1.1465
3.25 m/s 0.579691433 5.606430964 m/s
0.197973407 m 0.003290895 m 1185.134493 60.15792878 0.010278544 1.075567722 0.84704233 -0.185189241 16.60481175 21.91835151
翅片式换热器的设计及计算
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程，所以比较复杂，现在多用实验关联式进行计算。
之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a等，而对于R404A和R410A的，现在还比较少。
按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：Q=KoFΔtm (W)Q—单位传热量，WKo—传热系数，W/（m2.C）F—传热面积，m2Δtm—对数平均温差，CΔtmax—冷热流体间温差最大值，对于蒸发器，是入口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—入口空气温度。
Δtmin—冷热流体间温差最小值，对于蒸发器，是出口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—出口空气温度。
传热系数K值的计算公式为：K=1/（1/α1+δ/λ+1/α2）但换热器中用的都是圆管，而且现在都会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为：Kof--以外表面为计算基准的传热系数，W/（m2.C）αi—管内侧换热系数，W/（m2.C）γi—管内侧污垢系数，m2.C/kWδ，δu—管壁厚度，霜层或水膜厚度，mλ，λu—铜管，霜或水导热率，W/m.Cξ，ξτ—析湿系数，考虑霜或水膜使空气阻力增加系数，0.8-0.9（空调用亲水铝泊时可取1）αof—管外侧换热系数，W/（m2.C）Fof—外表面积，m2Fi—内表面积，m2Fr—铜管外表面积，m2Ff—肋片表面积，m2ηf—肋片效率，公式分析：从收集的数据（见后表）及计算的结果来看，空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/（m2.C）（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明，R134a的换热性能比R22高)之间。
因为现在蒸发器多使用内螺纹管，因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。
翅片管传热计算公式
翅片管传热计算公式翅片管传热是工程中常见的一种传热方式，通过翅片管的表面积增大，从而增加传热面积，提高传热效率。
翅片管传热计算公式是用来计算翅片管传热效率的重要工具，下面我们将详细介绍翅片管传热计算公式的推导和应用。
1. 翅片管传热原理。
翅片管传热是利用翅片管的翅片增加传热面积，从而提高传热效率的一种传热方式。
翅片管通常用于换热器、冷凝器等设备中，通过增加翅片的数量和面积，可以有效提高传热效率，降低设备的体积和成本。
2. 翅片管传热计算公式的推导。
翅片管传热计算公式的推导是基于传热学的基本原理和热传导方程。
在翅片管传热过程中，热量从管壁传递到翅片上，再由翅片传递到周围的介质中，因此翅片管传热可以看作是一维热传导问题。
根据传热学的基本原理和热传导方程，可以推导出翅片管传热计算公式。
翅片管传热计算公式的推导涉及到热传导方程、热传导系数、翅片管的几何形状等多个因素，具体推导过程比较复杂，这里就不展开讨论了。
感兴趣的读者可以参考相关的传热学教材和论文进行深入学习。
3. 翅片管传热计算公式的应用。
翅片管传热计算公式的应用是工程实际中的重要问题。
在工程设计和优化过程中，需要准确地计算翅片管的传热效率，从而选择合适的翅片管参数和优化设备结构。
翅片管传热计算公式的应用涉及到多个因素，包括翅片管的材料、几何形状、传热系数等。
在实际应用中，通常需要根据具体的工程条件和要求来选择合适的翅片管传热计算公式，进行计算和分析。
4. 翅片管传热计算公式的改进。
目前，翅片管传热计算公式的研究仍在不断深入。
随着传热学理论的发展和工程实践的需求，翅片管传热计算公式的改进是一个重要的研究方向。
翅片管传热计算公式的改进可以从多个方面进行，包括考虑非定常传热、多相传热、传热界面的影响等。
通过改进翅片管传热计算公式，可以更准确地预测翅片管的传热效率，为工程设计和优化提供更可靠的依据。
5. 结语。
翅片管传热计算公式是工程中重要的传热计算工具，它的准确性和可靠性直接影响到工程设备的传热效率和性能。
翅片管式热交换器的ε-NTU法换热量计算公式以及在空调机开发中的应用
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７７
Ａｒｔｉｃｌｅｓ
论文
为了吏简单地表 示，人们引入传 热单元数ＮＴＵ这个无
（５）
量 纲 量。 Ⅳ７＇ 。 ／（Ｇ ·Ｃｐａ）
（９）
根据计算式 （１）、（２）、（３）的中的任何一个计算式 ，
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（２）
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翘 ＂翻 “ （ ＝（ ·ｄ ＋ ·Ｉ，＝１０ １８６ｍｎｌ： 翘 ” ，Ｊ，＝Ⅳ，Ｓｓ＝５０８ｎｌ ｌｌｌ：
ＮＴＵ的物理 意义为流体总热导和流体热容量 之比。将
均可 以进行热交换器的热交换量计算。根据能量守恒 定律， 式 （９）代入式 （８），得到：
在稳 定时，该三个计算 式得 到的Ｑ、Ｑ 是相等的。因此 ，如
ｓ ＝ｌ—ｅｘｐ［－ＮＴＵ】
（１Ｏ）
果入口制冷剂状态 、 ，入 Ｉ ＳＩ空气温度 ，以及制冷剂流
Ａｒｔｉｃｌｅｓ
论 文
翅 片 管 式 热 交 换 器 的 ￡一ＮＴＵ法 换 热 量 计算 公 式 以及 在 空 调 机 开发 中 的 应 用
Ｃ ａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍ ｕｌａｓ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｆｉｎ·ｔｕｂｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｂｙ ￣；－ＮＴＵ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ
（１）圳冷剂侧换热 １｝ｉ，Ｊ’以Ｉ｛ｌ Ｆ￣－Ｇ５ｆ ：
翅片套铜管式换热器换热面积自动计算
直管壁厚t= 竖直间距S2= 列数N2= 铜管内径di=
0.31 19.05 30
mm mm 列
翅片厚度δ = 翅片间距Sf= 换热器长度L
7.32 mm
㎡/m 0.024056094 ㎡/m 0.455922228 ㎡/m ㎡ 冷凝温度Tk= 平均温度tm= 取K= 28 20.50 41.00 冷凝器数量N= 27 15.42 30.84 27 16242 2.01 3.39 9.31 20.6 12.7 50 39 ℃ ℃ tm温度下的 空气密度ρ
33 24.16 48.33
34 24.90 49.79
35 25.63 51.25
自由输入 40 29.29 58.58
31 17.70 35.41 31 18648 2.31 3.89 11.77 26.0 16.1
32 18.28 36.55 32 19249 2.38 4.02 12.42 27.4 17.0
30 17.13 34.27 30 18046 2.23 3.77 11.13 24.6 15.2
迎面风速(m/s) 最窄截面风速Wmax (ρ *Wmax)1.7 非亲水膜15039 1.86 3.14 8.17 18.0 11.2
26 15640 1.94 3.27 8.73 19.3 11.9
33 18.85 37.69 33 19851 2.46 4.14 13.09 28.9 17.9
34 19.42 38.84 34 20453 2.53 4.27 13.77 30.4 18.8
35 19.99 39.98 35 21054 2.61 4.40 14.47 32.0 19.8
40 22.85 45.69 40 24062 2.98 5.02 18.16 40.1 24.8
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：。
换翅片换热器热力计算书
1.924069 1.924069 1.9222507
4.174
1.05851E-05 1.05851E-05 1.05509E-05 7.12580E-04
2.21460E-02 2.21460E-02 2.20938E-02
0.6282
993.6
7.71400E-07
4.754
0.005808 0.009855
0.988096452 0.987956217 0.990459285 0.011903548 0.012043783 0.009540715 28.46774847 28.46217765 28.56273939
1.033276753 1.033577471 1.027784607
2.91737E-02 2.91729E-02 2.91359E-02
干空气的相对成分 kg/kg
水蒸气的相对成分 kg/kg
湿空气气体常数 kJ/(kg.k)
湿空气中干空气容积成分
湿空气中水蒸气容积成分
湿空气的假湿拟空分气子的量定k压g/k比m热ol
kg/(kJ.K)
湿空气的导热系数 W/(m.K)
湿空气的动力粘度 Pa.s
湿空气的密度 kg/m3
计算是否有水析出 冷却器出口含湿量 kg/kg
二级 576 288 748
三级 540 270 748
838
838
788
3.348048 3.348048 3.348048
0.167744 0.167744 0.133248
2.252466432 2.252466432 1.789254144
1.095581568 1.095581568 1.558793856
翅片管换热器定制计算与应用
翅片管换热器定制计算与应用中央空调与其他空调产品不同,由于地理、气候、规模、人群等原因,故客户对中央空调系统的需求差异较大.强调客户的参与并充分满足客户的个性化需求以及有效缩短产品开发周期是企业的一项重要能力.大规模定制于上世纪90年代提出,并开始广泛地、系统地进行理论研究.作为一种全新的生产模式,大规模定制主要是通过灵活性及快速响应来实现产品的多样化和定制化.定制系统可以以接近大规模生产的成本提供范围广阔的产品和服务.换热器在各行各业有着广泛的应用,对于制冷系统来说,冷凝器、蒸发器是它的心脏部件,空调中常用的翅片管式换热器是一种带翅管式热交换器,是热交换器中的主要换热元件.由于用户环境和需求不同,对翅片管的需求是多样化的.因此,在设计过程中采用模块化的柔性设计,最大程度地满足客户的个性化需求,从而为企业在多变的市场环境中赢得持久的竞争优势有着重要的实际意义[1 3].本文针对这个企业需求的空白,对其定制方法做了相关研究,并初步建立了一个可行的翅片管模块化定制系统.1定制要素的选择空调系统主要由压缩机、换热器(包括冷凝器、蒸发器、空气加热器、表冷器等)、膨胀阀或毛细管、制冷剂等要素构成.对于每种要素,变动对系统变化的重要性、可变动的范围、变动成本、设备可加工能力等都不相同.同时,每种要素下还可以分解为更进一步的决定要素构成的二级要素.例如,换热器的二级构成要素有:管外径、孔距、排距、翅片材料、翅片厚度、翅片类型、片距、排数、有效管长、表面管数、制冷剂分路数等.因此,需要对定制要素进行选择,以便采用较少的构成要素和成本代价来满足客户的多样化需求.1.1定制要素的模糊关联优选模型对系统要素评价时,通常使用模糊综合评判的方法.实际上,专家打分过程中给一个确定的权值不符合专家的经验,也不能准确表达专家的本意.专家通常认定权值是在某个值左右或者定性地说“重要”、“比较重要”、“影响大”、“影响较大”等比较符合专家的真实意图.因此,通过模糊综合评价过早地将模糊信息精确化可能造成信息的丢失.为此,采用如下模糊关联的处理方法对专家定性的语言标度进行处理.设Ａ是论域Ｒ上的有界凸正规模糊子集,若有连续隶属度函数μＡ:Ｒ→[0,1],且满足其中:α≤ｍ≤ｎ≤β∈Ψ,Ψ=[Ｉ,Ｌ] Ｒ;μＬＡ在[α,ｍ]上严格递增,μＲＡ在[ｎ,β]上严格递减,则称Ａ为模糊数.μＬＡ、μＲＡ分别称为模糊数Ａ的左、右隶属度函数.考虑到思维习惯和表达的方便性, Ａ常采用梯形模糊数(见图1),参数记为(ａ,ｍ,ｎ,ｂ).通常,人们习惯于用语言标度将程度属性分为7级,以重要程度为例可分为:很重要、重要、比较重要、一般、不太重要、不重要、很不重要.其他程度属性的表达也与此类似,这些程度属性表示了专家对现有指标的重要程度的评价.为尽可能保留专家的本意,可以采用模糊数来连续定义这种重要程度,而相应的权重集元素则表示了指标的重要程度,也就是对定性指标的量化描述.同时,以精确方式给出的权重也可以相应地按照规则模糊化.显然,这样更符合专家的评价心理和客观实际.语言标度的模糊数如表1所示.对于空调系统的一级要素,采用以下属性对要素进行评价:该要素变动对系统变化的重要性、系统允许该要素变化程度、可变动的范围、变动成本、设备可加工能力、响应时间快慢以及对其他模块的影响.即要素ｕ是这几个属性指标ｘ的映射:于是,模糊优选模型[4]:1.2选择结果在企业内部进行专家评价后,通过上述模型计算,得到压缩机、换热器、膨胀阀或毛细管、制冷剂的优属度分别为:0.42、1.0、0.6、0.34.其中,换热器的优属度远大于其他要素,因此,选择换热器作为定制要素.与此类似,在换热器的各二级要素中选择孔距、排距、翅片类型、片距、排数、有效管长、表面管数、制冷剂分路数作为换热器的定制要素.在此基础上,进行定制模型的开发.2定制计算的模型与方法定制计算中,翅片管换热器的换热和阻力特性至关重要.由于蒸发器/冷凝器和表冷器/热水盘管的冷媒、工作状态等差别很大,故分别设计了不同的计算方法和选项.蒸发器/冷凝器采用条缝型和波纹型翅片,表冷器/空气加热器则可以采用条缝型、波纹型和蜂窝型3种翅片.2.1蒸发器/冷凝器的计算除了雷诺数Ｒｅ外,翅片的表面结构形式、几何参数、翅片间距、管束的排数、布置等因素都与换热和阻力特性相关联.例如,增加管排数以增加换热量的同时,阻力系数增加,对换热量有显著影响.因此,翅片管换热器的定制仿真计算非常重要.对于蒸发、冷凝器,空气侧换热系数α采用经过试验验证的换热关联式[5]进行计算,即在仿真计算中,采用了模块化开发技术、数据库技术和可视化打印技术,以提高计算效率和准确性,避免公式的反复应用和繁琐的迭代计算造成的错误,同时也方便了企业扩展产品系列、修正仿真系数和与用户交流.计算过程如图2所示.图 2蒸发器计算框图Ｆｉｇ.2Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ2.2表冷器/空气加热器的计算表冷器/空气加热器的计算较蒸发器/冷凝器复杂,需要考虑不同的平衡条件要求.空气加热器分为总热、空气出口温度和出口水温平衡方式.表冷器则分为总热、显热、空气干球出口温度、空气湿球出口温度和出口水温平衡方式.同时,这些不同的平衡方式也可以互为校验.水空气热交换系数、水阻力和空气阻力公式[8]分别为:式中:κｉ为传热系数的修正系数;κａ为空气阻力的修正系数;ξ为析湿系数;ω为水流速;Ｌ为当量长度;ｍ、ｍ1、ｎ、ｐ、ｑ为根据不同片型由实验拟合确定的系数.由于可选择的计算平衡条件较多,本文仅以平衡条件是空气出口温度的空气加热器为例给出计算方法与过程,如图3所示.其余平衡条件下计算方法可以根据原理类推.图 3表冷器计算框图Ｆｉｇ.3Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｄｅｎｓｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ2.3定制计算实例进口干空气温度为29℃,进口湿空气温度为21.5℃,可供风量为3500ｍ3/ｈ,进、出口水温分别为7和12℃,全热冷量约为22ｋＷ,平衡条件为出口水温.选用外径16ｍｍ、有效长度为760ｍｍ、面管数为12的波纹型翅片表冷器.经本系统计算,可选用4排管束,这时全热冷量为23.4ｋＷ,空气阻力140.7Ｐａ,水阻力8.2ｋＰａ,系统采用不同平衡方式校验正确,并在应用中符合实际情况.3结语翅片管换热器的产品定制过去需要较多的人力进行设计计算和校验,对客户的选型非常不便.而简化估算,则常常选型定制不理想.翅片管换热器的定制仿真软件极大地改善了客户的选型定制工作.软件经企业2年来使用证明,具有显著的有效性和方便性,减轻了设计过程的繁琐计算,已经在企业得到广泛的应用.使用也验证了本软件设计的合理性,可满足企业和客户需求,适合企业的发展方向.。
翅片式换热器的设计及计算
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程，所以比较复杂，现在多用实验关联式进行计算。
之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a等，而对于R404A和R410A的，现在还比较少。
按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：Q=KoFΔtm (W)Q—单位传热量，WKo—传热系数，W/（m2.C）F—传热面积，m2Δtm—对数平均温差，CΔtmax—冷热流体间温差最大值，对于蒸发器，是入口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—入口空气温度。
Δtmin—冷热流体间温差最小值，对于蒸发器，是出口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—出口空气温度。
传热系数K值的计算公式为：K=1/（1/α1+δ/λ+1/α2）但换热器中用的都是圆管，而且现在都会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为：Kof--以外表面为计算基准的传热系数，W/（m2.C）αi—管内侧换热系数，W/（m2.C）γi—管内侧污垢系数，m2.C/kWδ，δu—管壁厚度，霜层或水膜厚度，mλ，λu—铜管，霜或水导热率，W/m.Cξ，ξτ—析湿系数，考虑霜或水膜使空气阻力增加系数，0.8-0.9（空调用亲水铝泊时可取1）αof—管外侧换热系数，W/（m2.C）Fof—外表面积，m2Fi—内表面积，m2Fr—铜管外表面积，m2Ff—肋片表面积，m2ηf—肋片效率，公式分析：从收集的数据（见后表）及计算的结果来看，空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/（m2.C）（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明，R134a的换热性能比R22高)之间。
因为现在蒸发器多使用内螺纹管，因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。
螺旋翅片管的换热计算
1 引言
2 数学模型及计算方法
作为一种高效换热元件 ,螺旋翅片管已被广泛 应用于动力 、冶金 、化工等行业中 。其实验研究已从 不同角度展开 ,取得了一定的成绩 。但是有关螺旋 翅片管传热的分析计算却远不能满足生产设计的需 要 。其原因主要是螺旋翅片管几何形状相对比较复 杂 、几何尺寸特殊 ,给翅片管外的流场及温度场测定 与计算带来一定的困难 。本文引入区域平均表面传 热系数的概念 ,对螺旋翅片管进行了实验研究和分 析计算 ,并在此基础上进行了螺旋翅片管传热的数 值研究 。作者关于自然对流条件下的数值解与实验 结果符合较好 。
螺旋翅片管的换热计算 Ξ
刘爱萍 , 任洪娟
(山东大学能源与动力工程学院 ,山东济南 250061)
摘 要 : 本文引入区域平均表面传热系数的概念 ,在实验研究的基础上进行了肋基和肋端温度分布预测及肋片换热数 值计算 。
关 键 词 : 翅片管 ;区域平均表面传热系数 ;肋效率 中图分类号 : TK172 文献标识码 :A
en
∫∫5 5R
(
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T) R
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Rn ( TN (δR)
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翅片管式换热器设计标准
翅片管式换热器设计标准引言翅片管式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
其设计标准的制定对于确保设备的性能和安全具有重要意义。
本文将介绍翅片管式换热器的设计标准，包括结构设计、材料选择、工艺要求等方面的内容。
结构设计翅片管式换热器主要由管束、固定器、进出口法兰、防腐层等组成。
在设计过程中，需要确定换热器的尺寸、翅片形状和布置、管束排列方式等结构参数。
尺寸设计换热器的尺寸设计是基于所需换热面积和流体流量来确定的。
在设计中，需要考虑流体的流动情况以及翅片和管束的热力学性能，以确保换热效果和运行安全。
翅片形状和布置翅片的形状和布置对于换热器的性能具有重要影响。
在设计过程中，翅片的材料、厚度、高度和间距等参数需要根据换热器的使用条件和流体的性质进行合理选择。
管束排列方式管束的排列方式可以影响流体的流动情况和热力学性能。
常见的管束排列方式有对流式、交叉式和平行式等。
在设计中，需要根据具体的换热要求和使用条件选择合适的排列方式。
材料选择翅片管式换热器的材料选择主要考虑其耐腐蚀性、导热性和强度等方面的要求。
常用的材料有不锈钢、铜、铝、钛等。
在选择材料时，需要根据实际情况综合考虑各项要求，并进行性能测试和评估。
工艺要求翅片管式换热器的制造和安装工艺对于设备的性能和安全同样重要。
在制造过程中，需要遵循相关的制造标准和规范，确保换热器的质量和可靠性。
制造标准和规范制造标准和规范是指导换热器制造和安装过程的依据，确保设备符合相关的技术要求和安全标准。
常用的制造标准和规范有GB/T2887、ASME VIII等。
检测和测试在换热器的制造和安装过程中，需要进行各项检测和测试，确保设备的性能和安全。
常见的检测和测试项目有材料检验、焊缝检测、压力试验等。
安装和调试换热器的安装和调试是保证设备正常运行的关键步骤。
在安装过程中，需要注意安装位置、固定方式、连接管道等方面的要求。
在调试过程中，需要进行温度和压力等参数的监测和调整，确保设备达到设计要求。
低温工况下翅片管换热器的设计计算
生意社05月04日讯低温工况下翅片管换热器的设计计算陈叔平1,来进琳1,陈光奇2,李喜全1,谢振刚1(1.兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;2.兰州物理研究所,兰州730000) 摘要:采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。
同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。
关键词:翅片管换热器;分区计算;结霜;传热1 引言空温式翅片管换热器是通过吸收外界环境中的热量并传递给低温介质使其气化的设备。
其结构如图1所示,翅片结构如图2所示。
由于其具备结构简单、运行成本低廉等优点广泛应用于低温液体气化器、低温贮运设备自增压器等[1-3]。
实际应用中,低温工况下翅片管换热器普遍存在结霜现象,考虑地区、温度和季节变化在内,各种换热器的结霜面积大约占总面积的60%~85%。
结霜,一方面霜层在翅片管表面的沉积增加了冷壁面与空气间的导热热阻,恶化了传热效果;同时,霜层的增长产生的阻塞作用大大增加了空气流过换热器的阻力,造成气流流量的下降,使换热器的换热量大大地减少[4]。
以往的空温式翅片管换热器都是依据现有的相关经验来进行设计制造的,并且忽略了翅片管在结霜工况下对传热性能的影响,实际应用偏差较大,有些气化量不足, 影响生产;有些过大,造成不必要的浪费。
因此如何合理设计空温式翅片管换热器,方便工程应用是当前急需解决的问题。
国内文献对此进行过不少的理论分析与实验研究,目前仍未得出一个比较实用的、相对精确的关联式。
本文的目的就是探讨这些问题,为空温式翅片管换热器的设计计算提供参考依据。
2 传热量的计算由热力学相关知识可知,换热器管内工作介质的压力在临界压力以上,温度低于临界温度时为液体,高于临界温度时为气体;在临界压力和临界温度以下时,有一相变的气-液两相区,温度高于压力对应的饱和温度时为气体,低于饱和温度时为过冷液体。