冷凝器设计计算
冷凝器热量及面积计算公式

冷凝器热量及面积计算公式冷凝器是一种将气体或蒸汽通过冷却转化为液体的设备。
在工业领域中,冷凝器通常用于冷却和凝结过程中的热量交换。
冷凝器的热量和面积计算公式是根据热传导和传热理论得到的,并且可以根据具体的设计参数进行调整。
以下是冷凝器热量和面积计算的一般公式及步骤。
1.冷凝器热量计算:冷凝器的热量计算需要考虑到两部分:冷凝器进口的热量和冷凝器出口的热量。
冷凝器进口热量计算公式:Q_in = m * c * (T_in - T_sat)其中,Q_in 是冷凝器进口的热量(单位为瓦特),m 是冷凝器进口的质量流量(单位为千克/秒),c 是流体的比热容(单位为焦耳/千克·摄氏度),T_in 是冷凝器进口的温度(单位为摄氏度),T_sat 是冷凝温度(单位为摄氏度)。
冷凝器出口热量计算公式:Q_out = m * c * (T_out - T_sat)其中,Q_out 是冷凝器出口的热量(单位为瓦特),T_out 是冷凝器出口的温度(单位为摄氏度)。
冷凝器的总热量可以通过将进口热量与出口热量相加得到:Q_total = Q_in + Q_out2.冷凝器面积计算:冷凝器的面积计算需要考虑到热传导和传热系数。
冷凝器面积计算公式:A = Q_total / (U * ΔT_lm)其中,A 是冷凝器的表面积(单位为平方米),U 是总传热系数(单位为瓦特/平方米·摄氏度),ΔT_lm 是温差的对数平均值(单位为摄氏度)。
总传热系数(U)可以通过考虑壳程和管程中传热系数(h_shell,h_tube)和管壁的热传导系数(k_tube)得到:1/U = 1/h_shell + Δx/k_tube + 1/h_tube其中,Δx是管壁的厚度(单位为米)。
温差的对数平均值(ΔT_lm)可以通过进口温度和出口温度计算得到:ΔT_lm = (ΔT_1 - ΔT_2) / ln(ΔT_1 / ΔT_2)其中,ΔT_1是冷凝器的进口温度和冷凝器温度的差值(单位为摄氏度),ΔT_2是冷凝器的出口温度和冷凝器温度的差值(单位为摄氏度)。
冷凝器蒸发器设计计算

冷凝器蒸发器设计计算冷凝器和蒸发器是热交换装置中的两种重要设备,用于实现热量的传递和相变。
本文将详细介绍冷凝器和蒸发器的设计计算过程,包括设计参数的选择、热量传递计算和流体力学计算。
冷凝器是将气体或蒸汽冷却并转化为液体的装置。
在设计计算过程中,需要确定冷凝器的热负荷、冷凝温度差、冷却介质和冷凝器类型。
1.确定热负荷:热负荷是冷凝器设计的基础参数,可以通过计算得到。
对于气体冷凝器,热负荷可以通过质量流量和入口出口温度计算得到;对于蒸汽冷凝器,热负荷可以通过质量流量、蒸发焓和冷凝焓计算得到。
2.确定冷凝温度差:冷凝温度差是冷凝器设计中的重要参数,可以通过热负荷和冷凝器传热系数计算得到。
一般情况下,冷凝温度差应保持在适当的范围内,以确保冷却介质能够充分发挥作用。
3.确定冷却介质:冷却介质的选择与具体的工艺要求有关,可以是水、空气或其他特定介质。
冷却介质的性质和流量对冷凝器的设计和效果有着直接影响。
4.确定冷凝器类型:冷凝器的类型包括管壳式冷凝器、板式冷凝器和换热管式冷凝器等。
不同类型的冷凝器在设计和计算上存在差异,需要根据具体情况选择合适的冷凝器类型。
蒸发器是将液体转化为气体的装置,主要用于蒸发器或吸热器中。
在设计计算过程中,需要确定蒸发器的热负荷、蒸发温度差、蒸发介质和蒸发器类型。
1.确定热负荷:蒸发器的热负荷可以通过计算得到,其计算方式与冷凝器类似。
对于蒸发器,热负荷可以通过质量流量、入口出口温度和蒸发焓计算得到。
2.确定蒸发温度差:蒸发温度差是蒸发器设计中的重要参数,可以通过热负荷和蒸发器传热系数计算得到。
蒸发温度差的大小影响蒸发速率和蒸发效果,需要根据具体情况进行选择。
3.确定蒸发介质:蒸发介质的选择与具体的工艺要求有关,可以是液体、气体或其他特定介质。
蒸发介质的性质和流量对蒸发器的设计和效果有着直接影响。
4.确定蒸发器类型:蒸发器的类型包括管壳式蒸发器、板式蒸发器和换热管式蒸发器等。
不同类型的蒸发器在设计和计算上存在差异,需要根据具体情况选择合适的蒸发器类型。
风冷冷凝器排数计算公式

风冷冷凝器排数计算公式在工业生产中,冷凝器是一种常见的设备,用于将气体或蒸汽冷凝成液体。
而风冷冷凝器则是一种常用的冷凝器类型,它利用风力将热量带走,从而实现冷凝的目的。
在设计风冷冷凝器时,需要考虑到排数的计算,以确保其正常运行。
下面我们将介绍风冷冷凝器排数计算的公式及相关内容。
风冷冷凝器排数计算公式的基本原理是根据冷凝器的设计参数和工况条件来确定排数,以保证冷凝器的正常运行。
在实际应用中,需要考虑到多个因素,包括气体流量、风速、温度差等。
下面是风冷冷凝器排数计算公式的基本形式:N = (Q / (U ΔT A)) (1 / ρ V)。
其中,N表示冷凝器的排数,Q表示冷凝器的总热量,U表示传热系数,ΔT 表示温度差,A表示冷凝器的有效传热面积,ρ表示空气密度,V表示风速。
在实际应用中,需要根据具体的工况条件和冷凝器的设计参数来确定各个变量的数值。
下面我们将逐一介绍这些变量的计算方法。
首先,冷凝器的总热量Q可以根据工艺参数和物性参数来确定。
通常可以通过传热计算或者实验测定来得到。
其次,传热系数U是冷凝器的一个重要参数,它反映了冷凝器的传热性能。
通常可以通过实验测定或者理论计算来确定。
温度差ΔT是指冷凝器的进出口温度差,通常可以根据工艺要求和物性参数来确定。
冷凝器的有效传热面积A通常可以根据设计参数来确定。
空气密度ρ可以根据气体的物性参数和工况条件来确定。
最后,风速V是冷凝器的另一个重要参数,它反映了风冷冷凝器的风冷效果。
通常可以通过实验测定或者理论计算来确定。
通过以上公式和相关变量的计算,可以得到风冷冷凝器的排数。
在实际应用中,需要根据具体的工况条件和冷凝器的设计参数来确定排数,以确保冷凝器的正常运行。
除了排数的计算,还需要考虑到风冷冷凝器的其他设计参数,包括冷凝器的尺寸、材质、风道设计等。
这些参数都会影响到冷凝器的性能和运行效果,需要进行综合考虑和优化设计。
总之,风冷冷凝器排数的计算是风冷冷凝器设计中的重要环节,需要根据具体的工况条件和冷凝器的设计参数来确定。
各种蒸发器冷凝器计算

各种蒸发器冷凝器计算蒸发器和冷凝器是热交换器的一种特殊类型,广泛应用于许多工业领域。
蒸发器用于将液体蒸发成气体,而冷凝器则用于将气体冷凝成液体。
在本文中,将讨论各种蒸发器和冷凝器的计算方法。
首先,我们将探讨蒸发器的计算方法。
蒸发器的设计有许多方面需要考虑,包括传热面积、传热系数、蒸发速率等。
1.传热面积计算:传热面积是蒸发器设计的重要参数,它取决于传递热量的需求。
通常,传热面积可以通过以下公式计算:A = Q/(U × ∆Tlm)其中,A表示传热面积,Q表示传热量,U表示传热系数,∆Tlm表示温度差的对数平均值。
传热系数和温度差的对数平均值需要根据具体的蒸发器设计和工作条件进行估算。
2. 传热系数计算:传热系数是蒸发器设计的另一个重要参数,它是传导、对流和辐射传热的综合结果。
传热系数可以通过经验公式或实验数据来估算。
一种广泛应用的经验公式是Dittus-Boelter公式:Nu=0.023×Re⁰⁸³⁴⁻⁵⁹!其中,Nu表示Nusselt数,Re表示雷诺数。
雷诺数可以通过液体和气体的运动速度、密度和粘度来计算。
3.蒸发速率计算:蒸发速率是蒸发器设计的关键参数之一,它取决于工作流体的性质和蒸发器的传热性能。
一种简单的估算方法是基于能量平衡:Q = m × h_fg其中,Q表示传热量,m表示蒸发液体的质量流量,h_fg表示蒸发潜热。
接下来,我们将探讨冷凝器的计算方法。
与蒸发器类似,冷凝器的设计也需要考虑传热面积、传热系数和冷凝速率等因素。
1.传热面积计算:传热面积与冷凝速率密切相关,可以通过以下公式计算:A = Q/(U × ∆Tlm)其中,A表示传热面积,Q表示传热量,U表示传热系数,∆Tlm表示温度差的对数平均值。
传热系数和温度差的对数平均值需要根据具体的冷凝器设计和工作条件进行估算。
2. 传热系数计算:传热系数可以通过经验公式或实验数据来估算。
壳管式冷凝器的设计计算

壳管式冷凝器的设计计算1.冷凝器热负荷:它是指需要冷凝的蒸汽或气体的热量。
冷凝器的设计应根据所需冷凝负荷来确定。
冷凝器的冷凝负荷可以通过以下公式计算:Q=m×(Hv-Hl)其中,Q为冷凝负荷(kW),m为蒸汽或气体的质量流量(kg/h),Hv为蒸汽或气体的饱和蒸发焓(kJ/kg),Hl为液体的饱和液体焓(kJ/kg)。
2.壳程和管程的流体流量:壳管式冷凝器中的流体可以从两个方向流动,一种是从壳程(外壳)流动,另一种是从管程(管束)流动。
其中,壳程的流量可以通过以下公式计算:Gs = Q / (Cph × ΔT_sh)其中,Gs为壳程流体的质量流量(kg/h),Q为冷凝负荷(kW),Cph为壳程流体的定压热容(kJ/(kg·K)),ΔT_sh为壳程流体的进出口温度差(℃)。
管程的流量可以通过以下公式计算:Gt = Q / (Cpt × ΔT_st)其中,Gt为管程流体的质量流量(kg/h),Cpt为管程流体的定压热容(kJ/(kg·K)),ΔT_st为管程流体的进出口温度差(℃)。
3.壳管式冷凝器的传热系数:壳管式冷凝器的传热系数是指单位面积上传递的热量能力。
传热系数的计算可以采用经验公式或理论公式进行估算。
4.壳管式冷凝器的壳程和管程内壁面积:冷凝器的壳程和管程内壁面积是在传热过程中应考虑的重要参数。
壳程内壁面积和管束内壁面积的计算可以通过以下公式进行估算:As=Gs/(Gs×Us)At=Gt/(Gt×Ut)其中,As为壳程内壁面积(m²),Gs为壳程流体的质量流量(kg/h),Us为壳程侧的传热系数(W/(m²·K));At为管程内壁面积(m²),Gt为管程流体的质量流量(kg/h),Ut为管程侧的传热系数(W/(m²·K))。
5.冷凝器的材料选择:冷凝器在工作过程中需要承受较高的压力和温度,因此材料的选择至关重要。
壳管冷凝器设计计算公式

壳管冷凝器设计计算公式壳管冷凝器是一种常见的换热设备,广泛应用于化工、石油、制药等工业领域。
它通过将高温高压的气体冷却成液体,实现能量的转换和回收。
在设计壳管冷凝器时,需要考虑多种因素,包括冷凝器的尺寸、材料、流体性质等。
而其中最关键的一步就是进行设计计算,以确定冷凝器的具体参数。
下面将介绍壳管冷凝器设计计算的一般公式和步骤。
1. 冷凝器的热负荷计算。
冷凝器的热负荷是指冷凝器需要处理的热量,通常以单位时间内传热量的形式表示。
冷凝器的热负荷计算公式为:Q = m (h1 h2)。
其中,Q为冷凝器的热负荷,单位为瓦特(W);m为冷凝介质的质量流量,单位为千克/秒;h1和h2分别为冷凝介质进口和出口的焓值,单位为焦耳/千克(J/kg)。
2. 冷凝器的传热面积计算。
传热面积是冷凝器设计中的一个重要参数,它直接影响到冷凝器的传热效果。
传热面积的计算公式为:A = Q / (U ΔTlm)。
其中,A为传热面积,单位为平方米(m2);Q为冷凝器的热负荷;U为传热系数,单位为瓦特/平方米·摄氏度(W/m2·℃);ΔTlm为对数平均温差,单位为摄氏度(℃)。
3. 冷凝器的管束数计算。
管束数是指冷凝器中管子的数量,它直接关系到冷凝介质在冷凝器中的流动情况。
管束数的计算公式为:N = (m G) / (π d2 ρ)。
其中,N为管束数;m为冷凝介质的质量流量;G为冷凝介质的流速,单位为千克/(秒·平方米);d为管子的直径,单位为米(m);ρ为冷凝介质的密度,单位为千克/立方米(kg/m3)。
4. 冷凝器的压降计算。
在设计冷凝器时,需要考虑冷凝介质在冷凝器中的压降情况,以确保冷凝介质能够顺利地流动。
冷凝器的压降计算公式为:ΔP = f (L / d) (G2 / 2) ρ。
其中,ΔP为冷凝器的压降,单位为帕斯卡(Pa);f为摩擦因子;L为管子的长度,单位为米(m);d为管子的直径;G为冷凝介质的流速;ρ为冷凝介质的密度。
冷凝器蒸发器设计计算

冷凝器蒸发器设计计算冷凝器和蒸发器是热交换器中的两个重要部分,用于实现液体的冷凝和蒸发过程。
在冷凝器和蒸发器的设计计算中,需要考虑多个参数,如传热面积、传热系数、温度差、流体流速等。
首先,我们来看冷凝器的设计计算。
冷凝器是将气体或蒸汽冷凝为液体的设备。
在冷凝器的设计计算中,我们需要考虑的主要参数有传热面积和传热系数。
传热面积的大小决定了冷凝器的传热能力。
一般来说,传热面积越大,冷凝能力越强。
传热面积的计算可以通过以下公式进行估算:A=Q/(U×ΔTm)其中,A为传热面积,Q为冷凝能力,U为传热系数,ΔTm为平均温度差。
传热系数是冷凝器设计中另一个重要的参数。
传热系数表示单位面积的传热能力,取决于冷凝器的设计、材料、流体性质等因素。
在设计计算中,可以通过查表获得相应的传热系数。
另外,还需要考虑冷凝器的温差和流体流速。
温差是指工作介质的饱和温度和冷凝温度之间的差值,影响着传热过程中的温度梯度。
流体流速则会影响冷凝器的阻力和压降。
接下来,我们来看蒸发器的设计计算。
蒸发器是将液体蒸发为气体的设备。
在蒸发器的设计计算中,我们也需要考虑传热面积和传热系数。
同样,传热面积的大小决定了蒸发器的传热能力,可以通过上述公式进行估算。
传热系数对于蒸发器的设计同样重要。
传热系数表示单位面积的传热能力,取决于蒸发器的设计、材料、流体性质等因素。
也可以通过查表获得相应的传热系数。
除了传热面积和传热系数,还需要考虑蒸发器的温差和流体流速。
温差是指工作介质的饱和温度和蒸发温度之间的差值,影响着传热过程中的温度梯度。
流体流速同样会影响蒸发器的阻力和压降。
在冷凝器和蒸发器的设计计算中,还需要考虑其他一些因素,如材料的选择、外部环境温度、工作介质的流动性质等。
这些因素都会对设计结果产生一定的影响,需要进行综合考虑。
综上所述,冷凝器和蒸发器的设计计算需要考虑传热面积、传热系数、温度差、流体流速等多个参数。
通过合理的设计计算,可以实现冷凝和蒸发过程的高效运行,提高设备的性能和效率。
冷凝器设计计算范文

冷凝器设计计算范文
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽冷凝成液体的设备。
它主要由管束和
外壳组成,通过将高温高压的蒸汽排放到冷凝器中,蒸汽在接触到冷凝器
表面时被冷却,最终转变为液体。
冷凝器的设计计算一般包括以下几个方面:
1.冷凝水的供应和排放:冷凝器需要足够的冷凝水来冷却蒸汽。
设计
计算时需要确定冷凝水的需求量和排放的方式,一般可以通过测量蒸汽入
口和出口的温度和流量来计算。
2.冷却面积的计算:冷凝器的冷却效果取决于冷却面积的大小。
可以
根据蒸汽入口温度、出口温度和流量来计算所需的冷却面积。
一般可以使
用传热方程来计算冷却器所需的面积。
3.管束设计:管束是冷凝器的核心部分,它承担着将蒸汽冷却成液体
的任务。
管束的设计一般包括管束材质的选择、管束的直径和长度等。
管
束的设计需要考虑传热效率、材料的耐腐蚀性等因素。
4.外壳设计:冷凝器的外壳一般是由金属材料制成,它起到保护管束
的作用。
外壳的设计需要考虑材料的强度和耐腐蚀性,以及外壳内部的泄
漏问题。
5.冷凝器的结构设计:冷凝器的结构设计包括冷凝器的布局、进出口
的位置和尺寸、泵和阀门的选择等。
结构设计需要满足冷凝器的工作要求,保证冷凝器的正常运行。
除了上述的设计计算,冷凝器的安装和维护也是关键的环节。
冷凝器通常需要定期清洗和检查,以保证其正常的工作。
此外,冷凝器的设计和使用也需要考虑环保因素,减少对环境的污染。
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冷凝器换热计算
第一部分:设计计算一、设计计算流程图
二、 设计计算(以HLR 45S 为例)
1、已知参数
换热参数:
冷凝负荷:Qk =61000W 冷凝温度:t k =50℃ 环境风温度:t a1=35℃ 冷凝器结构参数:
铜管排列方式:正三角形叉排 翅片型式:开窗片,亲水膜 铜管型式:光管
铜管水平间距:S 1=25.4mm 铜管竖直方向间距:S 2=22m m 紫铜光管外径:d 0=9.52mm 铜管厚度:δt =0。
35mm 翅片厚度:δf =0。
115m m 翅片间距:S f =1.8mm 冷凝器尺寸参数
排数:N C =3排 每排管数:N B =52排
2、计算过程
1)冷凝器的几何参数计算
翅片管外径:f b d d δ20+== 9。
75 mm 铜管内径:t i d d δ-=0=8.82 mm 当量直径:)
()(2))((4411f f b f f b eq
S d S S d S U A
d δδ-+---=
==3.04 mm 单位长度翅片面积:32
2110/)4
(2-⨯-
=f b f S d S S f π=0.537 m 2/m
单位长度翅片间管外表面积:310/)(-⨯-=f f f b b s S d f δπ=0.0286 m2/m
单位长度翅片管总面积:b f t f f f +==0。
56666 m 2/m 翅片管肋化系数:i
t i t d f
f f πβ===20.46 2)空气侧换热系数
迎面风速假定:f w =2.6 m/s
最窄截面处风速:))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ=4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为:t a1=35℃ 取出冷凝器时的温度为:t a2=43℃
确定空气物性的温度为:2/)(21a a m t t t +==39℃ 在tm =39℃下,空气热物性:
v f =17。
5×10-6m 2/s,λf =0。
0264W /mK ,ρf =1。
0955k g/m 3,C Pa =1.103k J/(k g*℃)
空气侧的雷诺数:f eq f v d w /Re max = =783.7
由《制冷原理与设备》中公式(7-36),空气侧换热系数
m
eq eq n
f f O d d C ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中:
362)(
103)(
000425.0)(
02315.0518.0eq
eq
eq
d d d A γ
γ
γ
-⨯-+-==0。
1852
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡
⨯-
=1000Re 24.036.1f A C =0.217 eq
d n γ
0066
.045.0+==0.5931
ﻩ ﻩ1000
Re 08.028.0f m +-==-0。
217
铜管差排的修正系数为1。
1,开窗片的修正系数为1。
2,则空气侧换热系数为:(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)
'
o o αα=×1.1×1.2=66.41 W/m 2K
对于叉排翅片管簇:
f
d s 1
=
ρ=25.4/9.75=2.6051 3.027.12
1
'-=l l ρ
ρ=2.7681 式中:21,l l 为正六边形对比距离,21l l =
翅片当量高度:)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h =0。
01169 m
δ
λαa o
m 2=
=75.4 m -1
翅片效率:'
)
'(mh mh tgh f =
η =0。
802 表面效率:)1(1f t
f s f f ηη--==0。
812
3) 冷媒侧换热系数
冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为:
4
/125.0)(1
⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α
对R22在管内冷凝C=0.683,25
.0s
m r B ,如下表:
取管内壁温度为:t w =46。
5℃, 冷凝温度:t k =50℃
冷媒定性温度:2/)(k w m t t t +=t m =48.25℃ 插值得:25.0s r =19.877,m B =67。
68 因而:
4
/125.0)(1
⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α=2998×(t k -tw) -0.25
如忽略铜管壁热阻和接触热阻,由管内外热平衡关系:
)()(a w t o s w k i i t t f t t d -=-αηπα
2998×(50—t w ) -0.25×3。
14d i (50—t w )=0。
812×66.4×0.56666×(t w —
35)
解方程可得:t w=46。
3℃,与假设的46。
5℃接近,可不必重算.
i α=2161 W/m 2K
(如果是内螺纹管,换热系数则需乘以系数1。
2) 4)传热系数和传热面积
传热系数为:
o s o m c t c i t i i r f f f f r k αηλδα1)1
(1
++++=
其中:r i为管内污垢热阻,ro为管外污垢热阻,r c为接触热阻 取r i =0,r o =0。
0001,r c =0 计算得:ko =32.65 W/m 2K 平均传热温差为:
2
11
2ln
a k a k a a m t t t t t t ---=
θ=10.5 ℃
故需要的传热面积为:
m
k
k Q F θ=
=1178 m 2 所需要翅片管总长
t
t f F
l =
=314 m 5)确定冷凝器得结构尺寸
冷凝器长:c
B t
N N l A =
=2.013 m 高:1S N B B ==1。
321m 宽:2S N C C ==0.066m 风量为:)
(12a a pa a k
a t t C Q V -=
ρ=6.893 m 3/s
迎风面积为:AB F y ==2。
659 m2 实际迎面风速为:y
a
f F V v =
=2。
59 m/s 与原假设的风速相符,不再另做计算 6)阻力计算 空气侧阻力:
7
.1max 1)
)(/(81.9w d L A P eq ρ=∆=22。
7Pa 其中A —-考虑翅片表面粗糙度的系数,对非亲水膜取A =0.0113,对亲水膜取
A =0.007
铝片数量:f F S A N /==2013/1。
8=1118 片 铝片重量:3107.2)2/(⨯⨯⨯⨯+=t F l f fb ff G δ=28.96 kg 铜管重量:32
2
01089.84/)(⨯⨯-=i t t d d l G π=28.146 kg
3、计算输出
输出参数:
冷凝器长、宽、高、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积;
风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力;
空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管
长
第二部分:校核计算一、校核计算流程图
二、计算过程
1、已知参数
换热参数:
冷凝温度:tk=50℃
环境风温度:ta1=35℃
冷凝器结构参数:
与设计时同。
冷凝器尺寸参数
冷凝器长:A=2000mm
排数:NC=3排
每排管数:NB=52
2、校核计算过程
参考设计计算过程。
(略)
3、计算输出
输出参数:
冷凝负荷、出风温度、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积;
风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力;
空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管长。