基于excel的水冷式表冷器设计和校核计算
- 1 - 基于excel的水冷式表冷器设计和校核计算
该文介绍了基于Excel的水冷式表冷器的设计和校核计算方法。首先，对水冷式表冷器的工作原理进行了简要介绍。然后，详细介绍了如何使用Excel进行热传导计算、冷却水侧传热系数计算、冷凝水侧传热系数计算、冷凝温度计算、热交换面积计算、水流量计算等步骤。最后，通过实例演示了如何利用Excel进行水冷式表冷器设计和校核计算。该文对于从事空调制冷、制冷设备设计、热力学等相关领域的工程师和学生有一定的参考价值。
表冷器设计流量
表冷器设计流量
一、表冷器设计流量是什么？
说到表冷器设计流量，可能有些朋友听了这词，头脑里顿时就冒出了一串问号，心里不免有些迷茫。别着急，我们慢慢聊，没那么复杂。表冷器呢，简单来说，它就是我们空调系统中，用来降低空气温度的一种装置。它工作时，空气经过表冷器表面，与冷却介质（一般是水或者冷却液）交换热量，从而让空气变冷。听起来就像我们夏天开空调时，那个冷气从风口出来一样。但是，怎么设计流量，决定了空调的冷却效果，也直接关系到空调能否高效运行。流量就是表冷器冷却能力的体现，设计流量可不是随便定的，它需要根据很多因素来计算。比方说，空气的流量、冷却水的温度、表冷器的材质和大小、以及使用环境的温湿度等等，都是要考虑的因素。如果这些没搞清楚，设计出来的流量可能会太大或者太小，结果冷得不够，或者冷得让人不舒服，甚至造成能耗浪费，真是得不偿失。
1、表冷器的作用不容小觑
表冷器是空调系统中的“心脏”，有了它，我们才能享受到舒适的室内温度。如果没有合适的设计流量，空调就会像个病人一样，疲软无力，不仅无法带来清凉感，反而还可能增大能耗，浪费电费。试想一下，空调工作一整天，费劲巴拉地冷却空气，可流量不合适，结果反而不能让室内温度下降。流量如果过大，冷却介质根本来不及吸热，空调就会一直运转，浪费电，损耗大。反过来，流量不足，空调也就没法发挥应有的效能，冷却效果差，达不到预期的效果。所以，设计表冷器流量的好坏，直接影响空调系统的运行效率和舒适度。
2、设计流量的计算需要根据环境而定
但这里有个小技巧，那就是流量的设计不能一概而论。每个空调的使用环境不同，所需的流量就不同。就拿办公室和商场来说，空调流量的设计标准可就完全不同了。办公室人少，温度变化不大，需要的冷却能力和流量相对较低；而商场，顾客多，密闭空间大，温度波动较大，流量自然得设计得更大一些。所以，环境因素是设计流量时不能忽视的重点，像空气流量、湿度、冷负荷等等，都会影响我们最终的设计选择。
表冷器计算书【范本模板】
表冷器计算书
(一) 前表冷器
a. 已知:
① 风量：14000CMH
空气质量流量 qmg=（14000×1.2）/3600≈4。667kg/s
空气体积流量 qvg=14000/3600≈3.889m3/s
② 空气进、出口温度:
干球：35/17℃ 湿球：30。9/16。5℃
③ 空气进、出口焓值:105。26/46。52KJ/㎏
④ 进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器）
⑤ 阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器)
b. 计算：
① 接触系数ε2：
ε2= 1-（tg2-ts2）/（tg1—ts1）
=1-(17-16。5)/（35—30.9）≈0.878
② 查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表：
当Vy=2.3～2.5m/s时:GLⅡ六排的ε2=0.887~0。875
从这我们可以看出：六排管即可满足要求。（可得出如下结论：在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想,即使强行增加排数仍旧帮助不大。我近30遍的手工计算也证明了这一点。提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微增加一点,水阻就大的吓人。于是我设计采用了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多，水程就一个来回.这样就出现了大流量小温差的情况,水流速ω可以提高。在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点下降。很容易我们发现对数平均温差提高了很多。从而达到了提高换热总量的目的.)
③ 选型分析：
⊙冷负荷 Q= qmg ×（h1—h2)
4.667×(105。26－46.52）≈274。14Kw（235760Kcal/h）
⊙由六排管的水阻△Pw=64.68ω1.854≤70Kpa
得：管内水流速ω≤1。04356m/s
［水阻的大小和水程的长短也有密切的关系，经验公式没有对此给个说法.推论:八排管（即实际上的二排管）在流速一定时的水阻必为六排管的1/3.理论上可以使△Pw=21。56ω1。854≤70Kpa,有ω≤1。8874m/s，但常识告诉我们：不能如此取值，可以判定八排管（即实际上的二排管）的ω≤1。5m/s为合理。] 安全起见,设令：
表冷器计算书
表冷器计算书之杨若古兰创作
(一) 前表冷器
a. 已知：
① 风量：14000CMH
空气质量流量 qmg=(14000×1.2)/3600≈
空气体积流量 qvg=14000/3600≈3/s
② 空气进、出口温度：
干球：35/17℃℃
③ 空气进、出口焓值：105.26/46.52KJ/㎏
④ 进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器)
⑤ 阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器)
b. 计算：
① 接触系数ε2：
ε2=1-（tg2-ts2）/（tg1-ts1）
=1-(17-16.5)/(35-30.9)≈
② 查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表：
当时：GLⅡ六排的ε2
从这我们可以看出：六排管即可满足请求.（可得出如下结论：在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量老是不大理想，即使强行添加排数仍旧帮忙不大.我近30遍的手工计算也证实了这一点.提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献.通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微添加一点，水阻就大的吓人.因而我设计采取了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多，水程就一个来回.如许就出现了大流量小温差的情况，水流速ω可以提高.在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点降低.很容易我们发现对数平均温差提高了很多.从而达到了提高换热总量的目的.）
③ 选型分析：
⊙冷负荷 Q= qmg ×(h1-h2)
4.667×)≈(235760Kcal/h)
⊙由六排管的水阻△Pω≤70Kpa
得：管内水流速ω≤
[水阻的大小和水程的是非也有密切的关系，经验公式没有对此给个说法.推论：八排管（即实际上的二排管）在流速必定时的水阻必为六排管的1/3.理论上可以使△Pω≤70Kpa，有ω≤1.8874m/s，但常识告诉我们：不克不及如此取值，可以判定八排管（即实际上的二排管）的ω≤1.5m/s为合理.] 平安起见，设令： ω=1.2m/s
冷库设计表格与经验公式全套
冷库设计表格与经验公式全套
1、冷库制冷工艺基础资料
2、冷库常用温度及湿度
2设计计算
1、生产型冷库生产能力计算
1）、冷却间、冻结间生产能力计算
设有吊轨的冷间：md = lmd, 24∕（1000t）
Md ——设有吊轨的冷却间、冻结间每日冷加工能力，单 位：吨（t）
I ——吊轨有效总长度（m）
t ——货物冷加工时间（h ）,包括进出库时间
md, ——吊轨单位长度净载货质量（kg/m ）,取值如下： L肉类：猪胴体,人工推动md, =200~265k∕m ,机 械传动
md, =175~250kg∕m
牛胴体，人工推动1/2胴体md, =295~400kg∕m , 1/4 胴体
md' =130~265kg∕m
羊胴体，人工推动md, =170~240kg∕m
2、鱼 用冻鱼车盘装,20kg盘md, =486kg∕m , 15kg 盘 md,
=405kg∕m
3、虾 用冻鱼车盘装，2kg盘md, =216kg∕m
冷却间、冻结间生产能力计算
设有搁架的冷间：mg = Nmg, 24∕（1000t）
mg ——设有吊轨的冷却间、冻结间每日冷加工能力，单 位：吨（t）
N ——搁架式冻结设备设计摆放冻结食品容器的件数
t ——货物冷加工时间（h ）,包括进出库时间
mg 每件食品的净质量（kg ） 2）、冷却间、冻结间生产能力计算
设有搁架的冷间：G= ∑VpSη∕1000
G ——冷库计算吨位，单位：吨（t）
V——冷藏间公称体积（m3）
P S ---- 食品计算密度，取值见下页
η ——冷藏间体积利用系数，取值见下页
2、储藏性冷库库容计算
3冷间冷负荷的组成
计算式:Φs = Φl + PΦ2 + Φ3 + Φ4 + Φ5
式中：
Φs——冷间设备负荷
Φl 维护结构换热量 Φ2——货物热流量
Φ3——通风换气热流量
Φ4——电动机运转热流量
Φ5——操作热流量(注：冻结间、冷却间不计此项热流量)
水冷散热理论计算公式
水冷散热理论计算公式
水冷散热计算：
1. 入口的流量q 入口：
例如，因考虑预留一定的设计余量，取60KW 机器的效率为95%，系统总损耗功率P 功率=60kw*（1-95%）=3kw ；冷却液温升∆T ：∆T=Tout-Tin(取4℃)。一定时间内系统发热量全部被冷却液带走：
P*t=Q =Cp*M*∆T
=Cp*ρ*V 体积*∆T
=Cp*ρ*q 入口*t*∆T
P=Cp*ρ*q*∆T
q=T *ρ*Cp P 功率 =℃4*Kg/m 10 x 1.0*℃J/Kg 10 x 4.2KW
3333 =℃4*Kg/L 1.0*℃J/Kg 10 x 4.2/J 30003S
=0.179 L/S
=10.7L/min
Tout ：冷却液体出口温度
Tin ： 冷却液体进口温度
Q ： 冷板上发热器件的总热耗
ρ： 液体的密度，水密度为1.0X 310Kg/3m
V ： 冷却液体流速
CP ： 冷却液体的比热容,水的比热容为4.2X 310J/Kg ℃
水冷式表冷器热工计算新方法
水冷式表冷器热工计算新方法
张建林;邓小龙
【摘 要】在大量实验数据的基础上,结合有关文献资料提出了一种新的表冷器热工计算方法.该方法以线性相关性较好的传热系数及析湿系数的试验公式为依据,通过假定水流速进行推导计算,经实测验证,证明具有较高的精度.
【期刊名称】《建筑热能通风空调》
【年(卷),期】2015(034)002
【总页数】3页(P62-64)
【关键词】表冷器;试验公式;热工计算
【作 者】张建林;邓小龙
【作者单位】江阴精亚集团有限公司;江苏信息职业技术学院
【正文语种】中 文
表冷器是空调机组的核心部件，表冷器的性能直接影响到空调机组的性能。因此，国内外对表冷器的热工计算方法十分重视。目前，水冷式表冷器校核性热工计算的方法有多种，其中计算准确度较高的方法当算干球温度效率法，该方法通过下列方程组进行计算：
式中：ε1为热交换效率系数；ε2为接触系数；t1为空气初状态干球温度；ts1为空气初状态湿球温度；i1为空气初状态焓值；t2为空气终状态干球温度；ts2为空气终状态湿球温度；cp为空气定压比热；i2为空气终状态焓值；tw1为冷水初温；tw2为冷水终温；W为冷水量；ω为水流速；Q为冷量；G为风量；Vy为迎面风速；ξ为析湿系数；A、B、β、γ、m、n为由实验得出的系数、指数。
上述方程组中K是试验得出的试验公式，此种形式回归出的试验公式有一定的缺陷，文献[1]中对此有专门的分析；同时根据热交换理论，对于一定结构的表冷器而言，接触系数ε2应是表冷器迎面风速和排数的函数，即ε2=f(Vy，N)，其中N为表冷器排数，因此当表冷器结构及排数一定后，其接触系数应只与迎面风速有关，而与其他参数无关（如进风温湿度，进水温度，水流速等）。但大量的分析表明，由于接触系数ε2的式（2）中空气侧放热系数α是根据传热系数K的经验公式取α＝AVym求出的，这种定ε2的方法误差是很大的，这在文献[2]中有过专门的分析。本文作者通过热工性能测试台也对上述结论也进行了多次的试验验证，表1为其中一组测试数据。
EXCLE软件在热水供暖系统水力计算中的应用
龙源期刊网
EXCLE软件在热水供暖系统水力计算中的应用
作者：张宝天
来源：《世界家苑·学术》2017年第04期
摘 要：探索利用Excle软件编制热水供暖系统水力计算表时使用到的一些方法。
关键词：供暖系统；Excle
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012[1]中规定：室内热水供暖系统的设计应进行水力平衡计算。计算中，局部阻力系数一般只能查表获得，沿程阻力系数虽可通过专业软件计算，但常因软件功能限制无法灵活引用和输出计算结果。利用EXCLE等软件自制简单的计算函数，既可代替手工查表，又可随时改进公式和输出格式。本文就在EXCLE中编制沿程阻力系数计算函数等进行一些探讨。
一、管道内流体阻力损失计算公式
管道内流体的流动阻力损失分为沿程损失和局部损失。沿程阻力系数λ和局部阻力系数ζ的确定是计算过程的核心。
热水供暖系统中，水的流动一般均为紊流状态，根据相关资料，计算λ时可供使用的公式主要有柯列勃洛克公式（柯氏公式）、莫迪公式、阿里特苏里公式、近期的塑料管计算公式（俄罗斯公式）等[2]，应根据具体情况选择。这里列举柯氏公式、阿里特苏里公式、俄罗斯公式在EXCLE中的编制应用。
二、Excle 中使用VB工具编写公式
以EXCLE 2010为例，编写公式前应在“文件-选项-自动功能区”中将“开发工具”选中，以显示Visual Basic功能区，点击VB按钮进入操作界面，插入“模块”便可编制函数。本文函数声明了如下公共变量：
Option Explicit
Public Re ‘雷诺数
Public ddrc ‘柯式公式中使用的迭代容差
Public xdcc ‘水力计算中管材的相对粗糙度 龙源期刊网
表面式冷却器热工计算
表面式冷却器的热工计算
总传热系数与总传热热阻
如前所述，间壁式换热器的类型很多，从其热工计算的方法和步骤来看，实质上大同小异。下面即以本专业领域使用较广的、显热交换和潜热交换可以同时发生的表面式冷却器为例，详细说明其具体的计算方法。别的诸如加热器、冷凝器、散热器等间壁式换热器的热工计算方法，本节给予概略介绍。
对于换热器的分析与计算来说，决定总传热系数是最基本但也是最不容易的。回忆传热学的内容，对于第三类边界条件下的传热问题，总传热系数可以用一个类似于牛顿冷却定律的表达式来定义，即
（6-4）
式中的Δt是总温差；总传热系数与总热阻成反比，即：
（6-5）
式中 Rt为换热面积为A时的总传热热阻，℃/W。
如果两种流体被一管壁所隔开，由传热学知，其单位管长的总热阻为
（6-6）
单位管长的内外表面积分别为πdi和πd0，此时传热系数具有如下形式：
对外表面
（6-7）
对内表面
（6-7）
其中K0A0=KiAi
应该注意，公式(6-6)至(6-8)仅适用于清洁表面。通常的换热器在运行时，由于流体的杂质、生锈或是流体与壁面材料之间的其他反应，换热表面常常会被污染。表面上沉积的膜或是垢层会大大增加流体之间的传热阻力。这种影响可以引进一个附加热阻来处理，这个热阻就称为污垢热阻Rf。其数值取决于运行温度、流体的速度以及换热器工作时间的长短等。
对于平壁，考虑其两侧的污垢热阻后，总热阻为
（6-9）
把管子内、外表面的污垢热阻包括进去之后，对于外表面，总传热系数可表示为
（6-10）
对于内表面则为
（6-11）
知道了h0、Rf，0、hi和Rf，i以后，就可以确定总传热系数，其中的对流换热系数可以由以前传热学中给出的有关传热关系式求得。应注意，公式(6-9)～(6-11)中壁面的传导热阻项是可以忽略的，这是因为通常采用的都是材料的导热系数很高的薄壁。此外，经常出现某一项对流换热热阻比其它项大得多的情况，这时它对总传热系数起支配作用。附录6-2给出了总传热系数的有代表性的数值。
表冷器计算书 2
表冷器计算书
(一) 前表冷器
a. 已知：
① 风量：14000CMH
空气质量流量 qmg=(14000×1.2)/3600≈4.667kg/s
空气体积流量 qvg=14000/3600≈3.889m3/s
② 空气进、出口温度：
干球：35/17℃ 湿球：30.9/16.5℃
③ 空气进、出口焓值：105.26/46.52KJ/㎏
④ 进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器)
⑤ 阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器)
b. 计算：
① 接触系数ε2：
ε2= 1-（tg2-ts2）/（tg1-ts1）
=1-(17-16.5)/(35-30.9)≈0.878
② 查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表：
当Vy=2.3~2.5m/s时：GLⅡ六排的ε2=0.887~0.875
从这我们可以看出：六排管即可满足要求。（可得出如下结论：在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想，即使强行增加排数仍旧帮助不大。我近30遍的手工计算也证明了这一点。提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微增加一点，水阻就大的吓人。于是我设计采用了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多，水程就一个来回。这样就出现了大流量小温差的情况，水流速ω可以提高。在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点下降。很容易我们发现对数平均温差提高了很多。从而达到了提高换热总量的目的。）
③ 选型分析：
⊙冷负荷 Q= qmg ×(h1-h2)
4.667×(105.26－46.52)≈274.14Kw(235760Kcal/h)
⊙由六排管的水阻△Pw=64.68ω1.854≤70Kpa
得：管内水流速ω≤1.04356m/s
[水阻的大小和水程的长短也有密切的关系，经验公式没有对此给个说法。推论：八排管（即实际上的二排管）在流速一定时的水阻必为六排管的1/3。理论上可以使△Pw=21.56ω1.854≤70Kpa，有ω≤1.8874m/s，但常识告诉我们：不能如此取值，可以判定八排管（即实际上的二排管）的ω≤1.5m/s为合理。] 安全起见，设令：
最详细的中央空调设计选型计算EXCEL表格
1.流量：
2.扬程：
式中：
注：
水泵台数流量流量的增加值
1100/hd/ hf值：小型住宅建筑在1-1.5之间
大型高层建筑在0.5-1之间。开式水系统：Hp=hf+hd+hm+hs闭式水系统 ：Hp=hf+hd+hmhf－水系统总磨阻力损失，Pa
hd－水系统总局部阻力损失，Pa
hm－设备阻力损失，Pa
hs－开式水系统的静水压力，Pa水泵选型及附表通常选用比转数ns在30～150的离心式清水泵。
水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍
水系统（冷、热水）的水泵扬程Hp(m)按下式计算：219090
325161
428433
530016
水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。
冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应，并考虑一台备用。补水泵一般的原则选取。与单台泵运行比
较流量的减少5%
16%
29%
40%
强烈建议：过三台。
泵一般按照一用一备• 冷冻水泵扬程的组成
• 1.制冷机组蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体值可参看产品样本）• 2.末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O； （据体值可参看产品样本）• 3.回水过滤器阻力，一般为3~5mH2O；
• 4.分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O；
• 5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为7~10mH2O；
• 综上所述，冷冻水泵扬程为26~35mH2O，一般为32~36mH2O。
• 冷却水泵扬程的组成
• 1.制冷机组冷凝器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体值可参看产品样本）
• 2.冷却塔喷头喷水压力：一般为2~3mH2O
• 3.冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为2~3mH2O
• 4.回水过滤器阻力，一般为3~5mH2O；