翅片式风冷换热器设计
紧凑型设计5mm翅片管式换热器的数值模拟
紧凑型设计5mm翅片管式换热器的数值模拟目前5mm管径的翅片片距通常处于1.2mm～1.3mm之间，通过紧凑式设计加工方法可以使其片距减少至0.8mm～1.0mm。
本文我们将主要从理论分析、三维建模以及Fluent计算来进行分析对比翅片片距的减少对换热能力和空气压损两个方面的影响。
1、引言空调产品的外形尺寸往往影响着成本、空间占有率和用户的满意度，因此紧凑式换热器设计成为趋势，将空调的关键零部件的外形尺寸和重量作为一个对标参数进行研究优化，减小外形体积和重量，改善产品的空间占有率，降低综合成本。
（1）结构设计能诱使流体产生湍流流动以获得较高传热系数；（2）阻止污垢形成使污垢系数较小；（3）流程设计使冷、热流体间温差推动力达到最大值。
换热面积是表征换热器性能的一个最基本的特征，在相同的换热量和阻力要求下，换热面积越小，表明该换热器的性能越佳。
因此，以换热面积最小为目标函数，以换热器的外形尺寸为优化参数对换热器进行优化。
而翅片间距是控制换热面积一个关键因素，在选择具有合理翅化比的换热器的翅片间距时还需考虑经济性和紧凑度等方面的因素。
在高效紧凑和流动阻力的增加之间达到最优的效果，必须寻求最优的结构参数。
受翅片效率和翅化比的约束，管间距的调整范围有限，翅片的片距成为主要的调节。
2、理论分析对于翅片管式换热器而言，空气侧的传热热阻较液体侧大，所以选择强化空气侧传热，加强翅片的对流换热以提高换热性能。
根据换热器计算过程，空气侧的迎风面积和表面传热系数对总传热系数的影响起主要作用，如公式（1）所示：强化翅片传热，除了要考虑到翅片强化对流传热机理的不同，还要考虑到空气的流态，Re决定了空气是层流或湍流。
（1）层流流动时，流体速度和温度曾抛物线分布，从流体核心到壁面都存在速度和温度梯度。
（2）湍流流动时，流体核心的速度场和温度场均比较均匀，对流换热的热阻主要出现在贴近壁面的流体粘性底层中，因此采取的对流换热强化措施是破坏边界层，即增加对边界层的扰动以减薄边界层的厚度，增强换热能力。
翅片管换热器的原理与设计
翅片管换热器的原理与设计
翅片管换热器是一种高效的换热设备，其原理是通过在管子的外表面上添加一些翅片，增加了管子的表面积，从而加快了热传递速度，提高了换热效率。
翅片管换热器分为单向流和双向流两种，其设计需要考虑以下因素：
1. 翅片的形状和数量：翅片的形状和数量会直接影响到翅片管的传热性能，因此需要根据具体工况和热负荷的大小进行选择。
2. 翅片和管子的材质：翅片和管子的材质需要选择耐腐蚀、高温抗压的材质，如不锈钢、铜、铝等。
3. 管侧和壳侧流量：流量的大小会直接影响到翅片管的传热效率，需要根据具体工况和热负荷的大小进行计算和调整。
4. 翅片管的结构和布局：翅片管的结构和布局需要兼顾传热效率和压力损失，需要进行合理设计和优化。
总之，翅片管换热器的设计需要兼顾热传递性能、稳定性和可靠性，需要经过计算和实验验证后方可投入使用。
板翅式换热器的设计
板翅式换热器的设计设计一台有效的板翅式换热器需要考虑多个因素，包括换热效率、压降、结构强度和成本等。
以下是一些设计考虑的要点：1.换热面积的确定：换热器的效率与换热面积成正比。
根据需要换热的流体流量和温度差，计算出所需的换热面积。
传热面积的设计通常遵循传热面积与流体流量成正比的规律。
2.板片的选择：板片的材质应具有良好的导热性能和耐腐蚀性能。
常见的板片材料有铝、铜和不锈钢等。
选择合适的板片材料可以有效提高换热效率和使用寿命。
3.翅片的设计：翅片是提高板翅式换热器换热效率的关键。
合理的翅片设计可以增加换热面积，并通过增加对流传热来提高换热效率。
翅片的高度和间距应根据需要换热的介质性质和操作条件来确定。
4.流体流动的形式：板翅式换热器可以采用纵向流动或横向流动的形式。
纵向流动的换热器通常用于低流量和高温差的情况下，而横向流动的换热器适用于高流量和小温差的情况。
5.压降的计算：压降是流体通过换热器时产生的阻力损失。
在设计过程中需要计算出预期的压降，并确保所选换热器能够满足流体流量和压降要求。
6.结构强度的考虑：由于板片和翅片的排列方式，换热器需要具备足够的结构强度来承受流体压力和温度。
强度计算应遵循适用的规范和标准，以确保设备的安全运行。
7.清洗和维护的便利性：换热器应设计成易于清洗和维护的结构，以便在需要时进行维护，保持良好的换热效果。
总之，设计一台有效的板翅式换热器需要综合考虑流体流量、温度差、换热面积、压降、结构强度和维护便利性等因素。
通过合理的设计和选择适当的材料和结构，可以提高换热效率，降低能源消耗，并确保设备的长期稳定运行。
翅片式换热器课程设计
翅片式换热器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握翅片式换热器的基本原理、结构特点、设计方法和应用范围。
具体包括：1.知识目标：（1）了解翅片式换热器的分类和特点；（2）掌握翅片式换热器的工作原理和热传导过程；（3）熟悉翅片式换热器的设计方法和计算步骤；（4）掌握翅片式换热器的应用范围和选型原则。
2.技能目标：（1）能够分析翅片式换热器的热传导性能；（2）能够运用翅片式换热器的设计计算方法进行简单的设计；（3）能够判断翅片式换热器的运行状态和故障原因；（4）能够针对具体应用场景选择合适的翅片式换热器。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对翅片式换热器技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生严谨的科学态度和团队协作精神；（3）培养学生关注实际工程问题，提高解决实际问题的能力；（4）培养学生节能环保意识，注重可持续发展。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.翅片式换热器的分类和特点：介绍各种翅片式换热器的结构形式、工作原理和性能特点；2.翅片式换热器的工作原理和热传导过程：讲解翅片式换热器的热传导机制，分析影响热传导性能的因素；3.翅片式换热器的设计方法和计算步骤：阐述翅片式换热器的设计原理，介绍设计计算的方法和步骤；4.翅片式换热器的应用范围和选型原则：分析翅片式换热器在不同领域的应用，讲解选型原则和注意事项。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解翅片式换热器的原理、结构和设计方法，使学生掌握基本概念和理论；2.案例分析法：分析实际工程案例，使学生更好地理解翅片式换热器的应用和选型；3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，提高实际操作能力；4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：选择权威、实用的翅片式换热器教材作为主要教学资源；2.参考书：提供相关的专业书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高教学的趣味性和直观性；4.实验设备：准备翅片式换热器实验装置，让学生亲身体验翅片式换热器的运行原理和操作过程。
翅片式风冷换热器设计
翅片式风冷换热器设计一、设计原理翅片式风冷换热器由翅片管和冷却风机组成。
工作时，热媒流经管道，通过管道壁与外界冷却空气进行热量交换，从而将热量传递给空气。
同时，冷却风机通过流过翅片管的冷却空气，将其吹入翅片间隙，增加换热面积，提高换热效率。
二、换热器设计参数1.翅片管长度和直径翅片管长度和直径的选择应根据换热器的工作条件来确定。
一般来说，较长的翅片管长度可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加阻力和成本。
而较大的翅片管直径可以增加流体的流量和传热量，但同样也会增加阻力和成本。
2.翅片间距和数量翅片间距和数量的选择需要根据换热介质的温度和流速来确定。
较小的翅片间距可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加阻力。
翅片数量应根据实际需求来确定，一般来说，较大的翅片数可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加成本和复杂性。
3.翅片高度和厚度翅片高度和厚度的选择应根据换热介质的温度和流速以及换热需求来确定。
较大的翅片高度和厚度可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加阻力和成本。
三、翅片式风冷换热器的工作原理具体工作流程如下：1.热媒从换热器的进口进入管道，流经管道内部。
2.在管道内部，热媒通过管道壁与外界冷却空气进行热量交换。
热媒的热量传递给冷却空气，使其升温。
3.升温的冷却空气经过冷却风机的吹扫，被吹入翅片间隙。
4.在翅片间隙中，冷却空气与翅片接触，进行热量交换。
冷却空气吸收翅片的热量，并将其带走。
5.冷却的热媒经过管道进一步流动，从换热器的出口排出。
四、翅片式风冷换热器的优缺点1.结构紧凑，占用空间小。
由于翅片式风冷换热器利用翅片增加了换热面积，故相同换热量下其体积相对较小。
2.热量传递效率高。
翅片式风冷换热器具有较大的换热面积，能够实现高效的热量传递。
3.适用范围广。
翅片式风冷换热器适用于多种介质的换热，例如空气、水等。
1.清洗困难。
由于翅片之间的间隙较小，难以将污物清洗干净。
2.阻力较大。
翅片式风冷换热器会增加流体的阻力，降低了流体的流动速度。
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。
风机发电机冷却系统用板翅式换热器设计
风机发电机冷却系统用板翅式换热器设计引言风机发电机冷却系统是电力发电厂中重要的组成部分，在发电机运行过程中起到散热的作用。
板翅式换热器是一种常用的散热设备，其设计和选择对于冷却系统的效果和运行稳定性至关重要。
本文将介绍风机发电机冷却系统用板翅式换热器的设计原理、设计步骤以及注意事项。
换热器的设计原理板翅式换热器是一种高效的换热器，其工作原理是通过板状的换热元件和翅片的组合，在单位面积上实现更大的换热面积，增强换热效果。
风机发电机冷却系统的换热器设计需考虑以下几个因素：1. 流体特性在设计换热器之前，需要对流体的性质进行分析，包括流体的流量、温度、压力等参数。
这些参数将直接影响到换热器的尺寸、材料选择以及翅片的间距等。
2. 热传导热传导是指热量在固体材料中传递的过程。
风机发电机冷却系统中，热量需要从发电机传导到换热器中，再通过换热器散发到空气中。
因此，在设计换热器时需要考虑热传导的性能以及换热器材料的传导能力。
3. 换热面积换热器的换热面积是影响换热效果的重要因素之一。
在设计换热器时，需要根据风机发电机的散热需求以及流体参数，计算出需要的换热面积，并根据实际情况选择合适的尺寸。
换热器的设计步骤1. 确定散热需求首先，需要根据风机发电机的功率、工作环境温度以及运行时间等参数，计算出发电机的散热需求。
可以使用以下公式进行计算：散热需求 = 发电机功率 × 散热系数其中，散热系数是根据具体的工作环境和设备特性来确定的，可以在设计前进行实地测试或者查阅相关文献进行参考。
2. 确定换热面积和流通面积根据散热需求和流体参数，可以计算出所需的换热面积和流通面积。
换热面积是散热器中翅片的总面积，而流通面积是指流体流过换热器的有效面积。
一般来说，流通面积应比换热面积稍大一些，以保证流体能够充分流过换热器并实现充分换热。
3. 选择换热器材料和翅片间距根据实际情况和应用环境，选择合适的换热器材料和翅片间距。
换热器的材料应具有良好的导热性能、耐腐蚀性和强度。
管翅式换热器设计
平翅片顺排表面传热系数42.0W/(m²*K)未计及肋效率
工况（理论）表面传热系数hof73.9W/(m²*K)乘以管束排列方式(系数)和翅片型式（系数）
肋效率计算
当量翅高h'10.52mm
69.69
0.73
翅片效率0.85
翅片管表面效率0.86
管内强制对流换热
总循环水量Qw8m³/h
水进口温度tw165℃
水出口温度tw254.21
定性温度tw60.00
液体分流的换热管数26弯头隔开不算两管
小管内水流速uw 1.43m/s推荐1~2.5
热水的运动粘度υw 4.66954E-07m²/s
热水的导热系数λw0.65435W/(m*K)
管内特征雷诺数Ref26725.92482300~10^6
管内湍流流动Darcy阻力系数f0.024284745
流体普朗特数Prf 2.9806按热水平均温度查取
壁面普朗特数Prw 3.7582按气流平均温度查取
修正系数cl0.99768453通过
管内换热努塞尔数Nuf138.3268676采用Gnielinski公式管内强制对流表面换热系数hi10380.06718W/(m²*K)
换热过程
换热器型式逆流
对数平均温差Δtm12.37K
接触热阻rb0.005(m²*K)/W接触热阻一般在0.0034~0.0086之间
污垢热阻r00(m²*K)/W污垢热阻建议纳入最终换热器裕量之中。
翅片式换热器优化设计的探讨
翅片式换热器优化设计的探讨翅片式换热器（Finned heat exchanger）是一种常见的热交换设备，被广泛应用于各个领域，如汽车发动机、空调系统等。
它通过增加翅片的表面积，提高了传热效率。
本文将探讨翅片式换热器的优化设计，包括翅片结构的优化、流体流动的优化以及材料的选择优化等方面。
首先，翅片结构的优化是提高热交换效率的关键。
传统的翅片结构是直翅片，但随着科技的进步，新型的翅片结构被提出，如波纹翅片、凹凸翅片等。
这些新型翅片结构可以增加翅片与流体之间的传热面积，提高传热效率。
因此，在设计翅片式换热器时，可以根据具体的传热需求选择合适的翅片结构，以实现更高的传热效率。
其次，流体流动的优化也是提高热交换效率的重要因素。
流体在翅片间的流动方式对传热效率有着直接的影响。
通过优化流体流动的路径、速度和分布等参数，可以改善流体在翅片间的流动状态，减小流体的阻力，提高传热效率。
例如，可以在翅片之间设置适当的腔体，引导流体流动，并通过数值模拟和实验验证确定最优设计方案。
另外，材料的选择优化也是翅片式换热器设计的关键。
传统的翅片材料多为铝合金，它具有良好的热导性和轻质化特点。
但在一些特殊工况下，铝合金可能不能满足要求，此时可以选择合适的材料替代。
例如，对于高温、高压的工况，可以选择耐高温合金或陶瓷材料作为翅片材料，以提高耐温性能和耐腐蚀性能。
此外，辅助设备的优化也是翅片式换热器设计中需要考虑的因素。
例如，在冷却系统中，增加风扇的数量和风速可以提高换热器的冷却效果；对于一些特殊工况，还可以考虑使用辅助冷却设备如水喷淋装置或降低冷却剂的温度等。
这些技术措施可以在满足热交换要求的前提下，进一步提高热交换效率。
总之，翅片式换热器的优化设计从翅片结构、流体流动、材料选择以及辅助设备等多个方面入手，以实现更高的传热效率和更好的工作性能。
优化设计的研究不仅需要理论模拟和实验验证，还需要综合考虑具体的应用场景和经济效益。
随着科技的不断进步，翅片式换热器的优化设计将会得到进一步的完善和发展。
翅片式风冷换热器设计
1、热力计算①制冷循环热力状态参数表②热力性能指标计算1、冷凝器结构规划及有关参数传热管选用φ10mm×0.5mm的紫铜管。
d0=0.01m,di=0.009m,肋片选用平直片（铝片），片厚δf=0.15×10-3m。
排管方式采用正三角形排列，管间距s1=0.025m,排间距s2=0.02165m，肋片间距s f=0.0018m，沿气流方向的管排数n=4，片宽L=0.0866m。
管外肋片单位面积f f为f f=2（s1s2−πd b24⁄）s f=2×[0.025×0.02165−π×(0.01+2×0.00015)24⁄]1.8×10−3=0.5089m2m⁄由d b=d0+2δf=(0.01+2×0.15×10-3) m2/m=0.0103m2/m 得肋间管外单位表面积f b为f b=πd b(1−δfs f )=3.14×0.0103×(1－0.15×10−31.8×10−3)=0.02965m2/m管外总单位表面积f t=f f+f b=0.5098+0.02965=0.53855m2/m 管内总单位表面积f i为f i=πd i=3.14×9×10-3=0.02826肋化系数β为β=f tf i =0.538550.02826=19.0472、空气侧传热系数计算1）空气进出冷凝器的温差及风量。
温差∆t a=t a2－t a1=(45－35)℃=10℃平均温差t am=t a2+t a12=45+352℃=40℃风量q va=Q kρm c pa∆t a = 4.42×1031.128×1.005×10×103m3/s=3.89 m3/s平均温度下空气物性参数为：密度ρm=1.128kg/m3；比定压比热容c pa=1.005K j/(kg∙K);运动粘度νm=16.96×10-m2/s,热导率λm=0.0276W/(m∙K)。
翅片换热器计算
kW kW kW
计算水侧换热系数 水侧流速 m/s 雷诺数 努谢尔数
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水侧对流换热系数 W/(m2.k) 计算气侧对流换热系数 最窄截面质量流速 kg/m2.s 当量直径 m 雷诺数 努谢尔数 气侧对流换热系数 W/(m2.k) 计算总传热系数 空气侧污垢系数 (m2.k)/W 水侧污垢系数 (m2.k)/W 计算翅片热阻 单管单矩形片平均面积m2 等面积圆管翅片外径m 等面积圆管翅片外半径m 等面积圆管翅片根半径m 翅片厚度的一半m 等面积圆管翅片高度m 翅片纵截面积m2 形状系数 （mH） 等面积圆翅片管翅片效率 圆翅片管光滑部分面积 翅片热阻 (m2.k)/W 单位管子对数平均面积m2/m 单位管子内面积m2/m 单位管子外面积m2/m 单位管子外内面积比
翅片换热器计算
设计参数 进压缩机状态 介质 流量 进口压力 进口温度 出口温度 允许压差 程数 相对湿度 kg/h MPa ℃ ℃ Mpa 热 一级 AIR 84691 0.17 101 45 0.006 1 0.8 二级 AIR 84691 0.263 101 45 0.005 1 0.8 三级 AIR 84691 0.405 98 45 0.004 1 1 冷 冷却水 WATER 0.4 32 40 0.5 2
576 576 540 288 288 270 748 748 748 838 838 788 3.348048 3.348048 3.348048 0.167744 0.167744 0.133248 2.252466432 2.252466432 1.789254144 1.095581568 1.095581568 1.558793856 0.327229947 0.327229947 0.465582888 32.28 32.28 24.21 1733.9 1733.9 1625.6 393 393 393 0.1159 7 0.90478 0.1159 7 0.90478 0.1212 6.625 0.90483
翅片管换热器设计计算
0.2000
涨管后增 量，0.1*2
胀管及套 7.4000 片后管外
径 胀管及套 6.7200 片后管内 径 每米管长 0.2717 翅片表面 积
每米管长
0.0205
翅片间基 管外表面
积
每米管长
0.2922 总外表面
积
0.0211
每米管长 内表面积
每米管长
0.0222 的平均面
积
13.8481 肋化系数
换热器总 外表面积L
2.1257 迎面风速
5.4333
最小截面 流速
沿气流方 41.0000 向的肋片
长度
2.3382 当量直径
17.5346 长径比
730.1311
空气雷诺 数Re
查《小型制冷装 置设计指导》表 3-18、3-19，用 插入法得
空气流过平套片 管的叉排管簇时 空气侧换热系 数：
91.4674
(s1 db )(s f f ) (20.5 7.4)(1.6 0.1) 0.5
s1s f
20.51.6
qv
f
C pf
Qk (ta2
t a1 )
wg
Va HB
wmax wg /
L ns2 25.4mm
d eq
2(s1 db )(s f s1 db s f
f f
)
2 (20.5 7.4) (1.6 0.1) 20.5 7.4 1.6 0.1
L
肋片/当量直
径
d eq
Ref
wamx d eq
f
of
c
a
de
Renf
(L d eq
)m
1.1
m 2a0 f f
翅片式换热器的设计及计算
翅片式换热器的设计及计算翅片式换热器的设计主要包括翅片布置和换热面积的确定。
首先，需要确定换热器的热负荷和流体参数，根据这些参数选择适当的材料和结构形式。
然后，根据热负荷和流体参数计算翅片式换热器所需的换热面积。
换热面积的计算可以借助换热器的设计公式和换热器的特性曲线来进行。
换热器的设计公式通常采用对流传热的基本方程和换热面积的计算公式。
对于翅片式换热器，换热面积的计算公式可以按照以下步骤进行：1.首先，计算换热器的传热系数。
传热系数是一个重要的参数，它表示热量在热交换过程中的传递速率。
传热系数的计算可以基于对流传热、辐射传热和传导传热等模式来进行。
常见的计算方法包括经验公式、理论公式和实验测定等。
2.其次，根据热传导原理，计算翅片的最佳布局。
翅片的布局可以根据换热器所需的流体参数和热负荷来确定。
翅片的布局决定了换热面积和热量的传递效率。
一般来说，翅片的间距和角度需要根据流体的流速和温度差来确定。
3.最后，根据翅片的布局和传热系数，计算翅片式换热器所需的换热面积。
换热面积的计算可以根据翅片的数量、长度和宽度来进行。
一般来说，换热面积与翅片的长度和宽度成正比。
换热器的计算还需要考虑一些其他因素，如流体的流量、温度差、压差和材料特性等。
这些因素会影响翅片式换热器的换热效率和运行成本。
因此，在设计和计算过程中需要综合考虑这些因素，以实现最佳的设计效果。
总之，翅片式换热器的设计和计算需要根据具体的应用需求和流体参数来确定。
通过正确选择材料、布置翅片和确定换热面积，可以实现翅片式换热器的高效运行，并达到预期的换热效果。
翅片式换热器的设计及计算
翅片式换热器的设计及计算
1.传热面积的计算：传热面积是决定换热效果的重要参数之一、根据
热负荷和传热系数等参数，可以计算出所需的传热面积。
2.翅片间距的选择：翅片间距的选择与换热效果和翅片堵塞的防止有关。
一般来说，翅片间距越小，传热效果越好，但也容易造成堵塞。
因此，在设计中需要综合考虑。
3.翅片形状和尺寸的确定：翅片的形状和尺寸直接影响传热效果。
通
常采用矩形或三角形的翅片形状，根据具体的流体参数和传热需求，选择
合适的翅片尺寸。
4.翅片材料的选择：翅片材料需要具备良好的导热性、耐腐蚀性和耐
磨性。
根据工作条件和介质的特性，选择合适的材料来保证设备的使用寿
命和换热效果。
5.流体动力学的计算：流体动力学参数对换热效果同样至关重要。
在
设计中，需要计算流体的流速、流量、压降等参数，以保证设备的正常运行。
换热器的设计还需要考虑换热器的布局和结构，包括热交换介质的进
出口、流体流向、换热器的管道连接和支撑等。
通过合理的设计，可以确
保换热器在操作中的稳定性和高效性。
在换热器的计算中，一般会采用传热方程、流体力学方程和换热器的
经验关联式等方法来进行。
具体的计算过程会涉及到传热系数、传热面积、温度差、流体速度、流体的物性等参数。
同时，在计算中还需要考虑换热器的效率、热损失、能耗等因素，以评估和优化设备的设计方案。
综上所述，翅片式换热器的设计及计算是一门复杂的工程学科，需要综合考虑传热、流体动力学、材料等多个方面的因素。
通过合理的设计和精确的计算，可以确保换热器的性能和效果，满足工业热交换的需求。
翅片式风冷换热器设计
翅片式风冷换热器设计翅片式风冷换热器是一种常用于工业和家用领域的换热设备，广泛应用于汽车、航空航天、电力、化工等行业。
它利用空气作为介质，通过翅片的散热面积和空气的流动来实现热量的传递。
在设计翅片式风冷换热器时，需要考虑到流体和空气的传热性质、翅片的结构形式、流体和空气的流量以及换热管道的设计等因素。
首先，设计翅片式风冷换热器需要考虑到流体和空气的传热性质。
翅片式风冷换热器通常用于高温或高压条件下的换热，因此需要确保翅片和换热管材料的耐高温性能。
在选择材料时，需要考虑到其导热性能和耐腐蚀性能。
同时，还需要根据流体的性质和工艺要求确定其流速、温度和压降等参数，以确保换热器的性能和稳定性。
其次，设计翅片式风冷换热器需要选择合适的翅片结构形式。
翅片的结构形式直接影响换热器的散热效率和压降。
常见的翅片结构有平行翅片、斜翅片和交叉翅片等形式，具体选择则需要根据换热器的使用条件和要求进行确定。
此外，还需要根据翅片的尺寸和间距等参数进行设计，以满足换热面积和空气流通的要求，并确保翅片的强度和稳定性。
第三，设计翅片式风冷换热器需要考虑流体和空气的流量。
流量对于换热器的性能和效率有着直接的影响。
在设计时，需要确定流体的流速和进出口温度差，进而计算出换热器的热传导率和对流换热系数。
同时，还需要根据空气的流通情况，确定适当的空气速度和风扇功率，以确保换热器的散热效果和能耗。
最后，设计翅片式风冷换热器还需要考虑换热管道的设计。
换热管道的设计涉及到管道布局、管道尺寸和管道材料等方面。
在进行设计时，需要根据流体的性质和要求，确定管道的流通面积和长度，并进行合理的布置。
此外，还需要选择合适的管道材料，以满足流体的流动和换热的要求，同时具备足够的强度和耐腐蚀性能。
总之，翅片式风冷换热器设计需要综合考虑流体和空气的传热性质、翅片的结构形式、流体和空气的流量以及换热管道的设计等因素。
通过科学的设计和合理的选择，可以实现翅片式风冷换热器的高效率、稳定性和可靠性。
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。
翅片式风冷换热器设计
翅片式风冷换热器设计一、翅片式风冷换热器的设计原理翅片的设计要求较高，首先是要有足够的散热面积，以增加热量的传导面积。
其次，翅片要有较高的导热性能，以便迅速将热量传导到整个翅片表面。
此外，翅片的间距和形状也对流体流动和传热有着重要的影响。
二、翅片式风冷换热器的结构管道是用于传递热介质的通道，通常是通过焊接或套管连接到翅片上。
管道的材料选用应根据热介质的特性和工作环境来确定。
支撑结构是用于支撑翅片和管道的框架，通常由钢材制成。
其设计通常考虑到整个结构的强度和稳定性。
风扇是通过产生强风使翅片散热的关键组件。
风扇的功率和风速需要根据换热器的散热要求和风道设计来确定。
三、翅片式风冷换热器的性能指标1.散热面积：散热面积是决定换热器换热效果的关键因素，它与翅片的面积有关。
通常情况下，散热面积越大，换热效果越好。
2.热传导系数：热传导系数是指翅片材料导热的性能，高热导率的材料可以提高热量的传导速度和效率。
3.风压损失：风压损失是指在风扇吹风的过程中由于风扇本身的设计或管道布局引起的压力损失。
风压损失越小，换热器的风量越大，换热效果越好。
4.温度差：温度差是指热介质进入和离开换热器之间的温度差。
温度差越大，换热器的效果越好。
四、翅片式风冷换热器的应用1.电子设备散热：翅片式风冷换热器被广泛用于电子设备和计算机中，以帮助散热，防止过热导致设备损坏。
2.汽车冷却系统：翅片式风冷换热器被用于汽车发动机的冷却系统中，以将发动机产生的热量散发。
3.空调系统：翅片式风冷换热器被应用于空调系统中，将室内的热量传递到室外。
4.工业生产过程中的热交换：翅片式风冷换热器被广泛应用于工业生产过程中，如化工、石油和能源行业等，以完成热交换的任务。
综上所述，翅片式风冷换热器作为一种常见的换热设备，在工业领域中有着广泛的应用。
通过合理设计翅片和风扇结构，以及选择合适的材料和管道布局，能够获得较好的换热效果。
因此，在设计翅片式风冷换热器时，需要充分考虑其原理、结构和性能指标，以满足不同领域中的实际应用需求。
翅片式换热器优化设计的探讨
翅片式换热器优化设计的探讨翅片式换热器现在仍然是大部分空调制冷设备常用的换热部件，虽然因为高效能产品需要高效的换热器，但目前为止，还没有比较成熟的高效换热器来取代它。
因此，对翅片式换热器的优化设计在产品设计中就显得尤其重要，通过提高换热效率，不仅能提高产品能效，还可以节省成本和缩小产品体积。
翅片式换热器的研究在空调制冷行业内已经有许多专业人员在做了，无论是通过建立模型计算，还是用计算机模拟，甚至是实验测试，总结和积累了许多宝贵的理论和经验。
换热器的基本计算公式是：Q=KxFxΔtmQ—单位时间通过传热面的传热量，WK—传热系数，W/m2.CF—传热面积，m2Δtm—冷热流体间的平均传热温差，CΔtm=(Δtmax-Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)Δtmax—换热器两端冷热流体间温差的最大值，CΔtmin--换热器两端冷热流体间温差的最小值，C从上面的公式可以看出，换热器要想获得较大的换热量，只能通过改变上面的三个方面：（1）K，传热系数，它反应了换热的效率，如加强风流的扰动可以提高换热效率；（2）F，传热面积，它反应的换热器结构的大小，如使用内螺纹管，既可以增加换热面积，也可加强制冷剂扰动，提高换热效率；（3）Δtm，传热温差，它反应换热流体之间的温度差异，选用合适的流动方向，使传热温差尽可能大。
这三个参数并不是独立，它们互相作用，并不能只追求单一值的增加，而应该综合考虑，找出各个参数之间的平衡点，这才能使换热器的换热量达到最大值。
首先来分析下对数平均温差的影响，以前设计换热器时，总想用逆流的换热方式，因为理论上这种换热方式的平均温差最大，而顺流时的平均温差最小，其它则介于这两种之间。
首先，这对于无相变的换热来说是正确的，其次，对于比较简单的传导方式如上图所示，也是正确的。
但是，空调制冷产品用的翅片式换热器是一个带有相变的，结构及换热方式也比较复杂的设备，所以不能只单纯应用这一原则，而还要考虑别的因素。
热交换器翅片的设计
小型热交换器热导率以及各热阻4.1 热导率如在第2章所说明的概要一样，所谓热导率是指相当于全体温度差的热量的通过难易程度的系数。
所以它表示热交换器全体的传热性能，并在设计时，这是非常重要的指标。
在这里，要对小型热交换器的热导率K 和它包含在热导率上的各热阻加以说明。
如果认为管外侧（叶片侧）的全部传热面积0A 为基准的话，热导率K 则如下式所示。
cCO pi fw pi p pi P F p h A A A A h A A A t A h A A A K ⋅+⋅+⋅+⋅⋅+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=0000011γλη在上式中，右边的第一项是叶片以及管和空气之间的热阻。
h 是导热面的平均导热率。
η是为了考虑叶片的温度下降，而采用的叶片效率。
第2项是沿管的厚度方向的热阻（Pλ是管材料的热阻）。
通常（在管的材料是铜，铝等的易导热材料的情况下）都非常小，所以也可以忽略掉。
第3项是管内壁和管内流体之间的热阻，w h 是管内平均热导率。
第4项是管内壁和管内污垢所引起的热阻，f γ是被称作生垢因素的污垢系数。
第5项是叶片和管的接触热阻，c h 是相应接触部的热导率。
在板状叶片管热交换器中，不需要第5项。
并且在上式中，P A 是管的外表面积，F A 是叶片的面积，pi A 是管内导热面积，0C A 是接触部分面积（一般在波纹状板管热交换器上，因为散热片将管表面全部覆盖起来，所以与管的外表面积P A 相等。
0A /pi A 被称作内外面积比。
4．2叶片效率如在第2章所叙述，叶片效率是被定义为“实际的叶片的热交换量”与“在叶片的全表面等叶片效率于来源温度时的热交换量”之比。
度相等时的热交换量叶片全表面在与来源温叶片实际的热交换量叶片效率＝如式（4。
1）所示，叶片效率η是由管外侧平均热导率h ，以及与叶片导热面积p A 之积，形成传导的形式构成的。
继而，叶片效率η的值是可以左右热导率的值的。
从这里可知，在热交换器的设计中，正确地求出叶片效率η的值，具有非常重要地意义。
24kW风冷换热器的设计
24kW风冷换热器的设计摘要在科技发达人类可自由控制冷暖的今天。
换热器作为各行各业工作生产和日常生活必需的热交换装置,被普遍的使用在生产技术、化工工业、日常制冷、军工国防等传统部门。
能源的利用率受到换热器质量的影响。
21世纪以来,节省能源这一方面的相关研究被世界各国重点关注,而高效换热器是关键的节能设备。
因此，换热器合理高效的设计和制造对国家事业的发展和高效利用能源都有着至关重要的影响。
该设计是关于换热量为24kW的翅片管风冷冷凝器的设计，其适用于制冷能力在20kW左右、冷凝温度为50度、风力压强190Pa以下的空调制冷系统。
首先进行传热计算，根据给定的设计条件估算换热面积，校核传热系数，计算出实际换热面积。
然后进行结构设计，选择采用厚度为0.15mm的平直铝肋片和管径为9.52mm的紫铜管作为翅片和换热管，计算出采用长1.6m、宽750mm、深88mm的换热器并根据算得空气流量进行风机选型。
最后，通过选定风机的压头来进行强度验证以验证该冷凝器是否满足要求。
关键词：冷凝器;传热;翅片管式换热器;Design of 24kW air-cooled heat exchangerAbstractNowadays, human beings can freely control the warm and cold. As a heat exchange device necessary for work production and daily life in all walks of life, heat exchangers are widely used in traditional departments such as production technology, chemical industry, daily refrigeration, military industry and national defense. Energy utilization is affected by the quality of the heat exchanger. Since the 21st century, related researches on energy saving have been paid close attention to by countries all over the world, and high-efficiency heat exchangers are the key energy-saving equipment. Therefore, the rational and efficient design and manufacture of heat exchangers have a crucial impact on the development of the national cause and the efficient use of energy. The design is about the design of a finned tube air-cooled condenser with a heat exchange capacity of 24kW. It is suitable for air conditioning and refrigeration systems with a refrigeration capacity of about 20kW, a condensation temperature of 50 degrees, and a wind pressure of 190Pa or less. First, calculate the heat transfer, estimate the heat transfer area according to the given design conditions, check the heat transfer coefficient, and calculate the actual heat transfer area. Then the structural design was carried out, and straight aluminum fins with a thickness of 0.15mm and copper tubes with a diameter of 9.52mm were selected as fins and heat exchange tubes. The fan is selected according to the calculated air flow. Finally, strength verification is performed by selectingthe head of the fan to verify whether the condenser meets the requirements.Keywords: Condenser; heat transfer; finned tube heat exchanger;目录1前言 (5)1.1 本设计的目的、意义 (5)1.2 本设计的设计过程 (6)2冷换设备设计基础 (7)2.1换热器的应用与分类 (7)2.2冷凝器概述 (8)2.3翅片管式换热器 (9)2.4 冷凝器的换热分析 (11)2.5 冷凝器中凝结换热过程分析 (12)2.6 冷凝器的结构分析 (13)3传热计算 (17)3.1 风冷冷凝器的设计条件及基本参数 (17)3.2 风冷冷凝器的设计计算 (17)4冷凝器总成图纸 (23)4.1 冷凝器二维图 (23)4.2 冷凝器总成三维视图 (25)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)附录 1 外文文献—Design and analysis of double pipe counter flow heat exchanger (condenser) to produce hot water as modification of air conditioner split condenser (30)附录 2 外文译文—空调分流式冷凝器改型双管逆流换热器（冷凝器）的设计与分析361 前言能源的需求是现如今生活在地球上的人们十分重视、与其生活息息相关的一个问题，现在对各种能源资源的优化开发和高效运用已经成为世界上各个国家的重点研究方向。
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1、热力计算
①制冷循环热力状态参数表
②热力性能指标计算
1、冷凝器结构规划及有关参数
传热管选用φ10mm×0.5mm的紫铜管。
d0=0.01m,di=0.009m,肋片选用平直片（铝片），片厚δf=0.15×10-3m。
排管方式采用正三角形排列，管间距s1=0.025m,排间距s2=0.02165m，肋片间距s f=0.0018m，沿气流方向的管排数n=4，片宽L=0.0866m。
管外肋片单位面积f f为
f f=2（s1s2−πd b24⁄）
s f
=2×[0.025×0.02165−π×(0.01+2×0.00015)24⁄]
1.8×10−3
=0.5089m2m
⁄
由d b=d0+2δf=(0.01+2×0.15×10-3) m2/m=0.0103m2/m 得肋间管外单位表面积f b为
f b=πd b(1−δf
s f )=3.14×0.0103×(1－0.15×10−3
1.8×10−3
)=0.02965m2/m
管外总单位表面积
f t=f f+f b=0.5098+0.02965=0.53855m2/m 管内总单位表面积f i为
f i=πd i=3.14×9×10-3=0.02826
肋化系数β为
β=f t
f i =0.53855
0.02826
=19.047
2、空气侧传热系数计算
1）空气进出冷凝器的温差及风量。
温差∆t a=t a2－t a1=(45－35)℃=10℃
平均温差t am=t a2+t a1
2=45+35
2
℃=40℃
风量q va=Q k
ρm c pa∆t a = 4.42×103
1.128×1.005×10×103
m3/s=3.89 m3/s
平均温度下空气物性参数为：密度ρm=1.128kg/m3；比定压比热容c pa=1.005K j/(kg∙K);运动粘度νm=16.96×10-m2/s,热导率λm=0.0276W/(m∙K)。
2）肋片效率及空气侧传热系数。
根据肋片参数，冷凝器的空气最窄流通面积与迎风面积之比σ为
σ=
（s f −δf ）（s 1−d b ）s 1s f
=
(1.8−0.15)×(0.025−0.0103)
0.025×1.8
=0.539
取迎面分数ωf =2.0m/s,则最小流通面的风速
ωmax =ωf σ
=
32.50.539
m/s=4.638m/s
当量直径
deq=
2(s 1－d b )(s f −δf )s 1−d b +s f −δf
=
2×(0.025−0.0103)
0.025−0.0103+1.8×10−3−0.15×10−3
=0.0030m
空气的雷诺数
R e f =ωmax d eq
νm
=
4.638×0.003016.96×10−6
=811.41
单元空气流道长径比
L d eq
=
0.08660.0030
=29.19
根据表D-1中流体流过整张平套管管簇时的换热公式，有
A=0.518-0.02315
L d eq
+0.000425(
L
d eq
)2−
3×10−6
(
L d eq
)3=0.1298
C=A(1.36－
0.24R e f 1000
)=0.1512 n=0.45+0.0066
L
d eq
=0.6426 m=－0.28+0.08
R e f
1000
=-0.2151
平直翅片的管外表面传热系数为
α0=1.1
λm
d eq
C Re f n (
L d eq
)m
= 55.46 W/(m 2∙K )
对于叉排管有 ρ′=1.27x ρx √1−0.3 其中 ρ=
s 1d b
=
0.0250.0103
所以 ρ′=2.58
肋片当量高度 h ′=d b 2
(ρ′−1)(1+0.35ln ρ′)= 0.0108 肋片特性参数
m=√
2α0λf δf
=√
2×56.75203×0.00015
= 60.35m −1
其中 λf =203W/(m ∙K ) 肋片效率 ηf =th(mh ′)mh ′=0.88 冷凝器外表面效率 ηs =
f f ηf +f b
f t
=0.89
当量表面传热系数 αj =ηs α0=0.89×55.46=49.09W/(m 2∙K ) 3.管内R22冷凝时表面传热系数计算 首先设管壁的温度t w =47.0。
C ，则平均温度
t m
=t w +t k 2=47+502
=48.5。
C
根据R22管内冷凝换热有关计算公式
αi =0.683r s 1/4B m d i 1/4
(t k −t w )−1/4
其中，r s 1/4
=19.87,B m =67.56,代入上式中，则
αi =0.683×19.87×67.56×(0.009)−
1
4
(t k −t w )−
14
由热平衡可得管壁温度平衡方程
αi πd i (t k −t w )=αj f t (t w −t am )
(t k −t w )−1/4×π×0.009×(t k −t w )=48.76×0.53855×(t w −40) 通过matlab 编程
求的t w ′= 47.16时等式成立，与设定值近似相等，证明合适。
得αi =2267.6 W/(m 2∙K ) 4.计算所需传热面积
考虑到传热管为纯铜管，取传热管导热热阻、接触热阻和污垢热阻之和r 0=0.0048m 2∙K /W。
以管外面积为基准的传热系数为
K 0f =
1
1αi
β+r 0+1αj
=
1
12267.6
×19.057+0.0048+148.76
=29.79W /(m 2∙K )
平均温差为 ∆t m =t 2−t 1ln
t k −t 1t k −t 2
=45−35
ln
50−3550−45
=9.1。
C
所需管外面积及结构参数： 管外面积 A 0f =Q k
K 0f ∆t m =
442000
29.79×9.1=163.04m 2
所需的肋片管总长度 L =
A 0f f t
=
163.040.53886
= 320.45m
冷凝器每列管数48根，总管数为192根，单管有效长度1.67m ，总有效长度为 1.67×192=320.64m ，裕度为0.6%，冷凝器高度为H=48.5×0.025=1.21m ，实际迎风面积A=1.67×1.21=2.0m 2，实际迎风速度w =
q va A
=
3.892.0
=1.95m/s ,与初始值接近，设计合理。