翅片管式冷凝器计算软件
[全]翅片管在冷凝器上的应用
![[全]翅片管在冷凝器上的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d9fa3e16524de518974b7d11.png)
[全]翅片管在冷凝器上的应用1、常见冷凝器类型与特点冷凝器又称“液化器”，是使蒸气在其中放出热量而液化的换热器。
根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为水冷式、空冷式、蒸发式三种类型。
1）水冷式冷凝器水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。
水冷式冷凝器具有传热效率高、结构紧凑的特点。
目前，由于水资源短缺，水冷式冷凝器中使用的冷却水普遍循环使用，其主要缺点是需要设置专门的冷却水循环系统，初投资高，水处理费用大。
常用的水冷式冷凝器有卧式壳管式、立式壳管式和套管式等型式。
在大中型空调制冷装置及工业制冷中一般均采用水冷式冷凝器，其中又以壳管式冷凝器最常用。
在壳管式冷凝器中，制冷剂通常在管外冷凝，水在管内流动。
目前使用的壳管式冷凝器有光管管束与滚压低翅片管（即螺旋管）两种。
一般，氨用卧式壳管式冷凝器多采用光管管束，氟里昂冷凝器多采用滚压低翅片管。
2）空冷式冷凝器空冷式冷凝器也称风冷式冷凝器，制冷剂在管内冷凝，制冷剂放出的热量被空气带走。
这种冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。
由于空气的对流传热系数很低（25～35 W/m2.K），空冷式冷凝器的传热效率不如水冷式，冷凝温度与冷凝压力均较高。
另外，在换热负荷一定的情况下，空冷式冷凝器所需传热面积比水冷式冷凝器大，故而设备体积和质量均庞大，占地大。
但是可冷热两用，初投资低，系统维护管理相对简单。
空冷式冷凝器在工程实际中的应用十分广泛，既可用于制冷系统，也广泛应用于空调系统。
其最大的优点是不需冷却水，因此特别适用于缺水地区或者供水困难的场合，在小型制冷空调领域应用尤为广泛。
3）蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器是以蒸发冷凝和显热交换为基础，制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走。
制冷剂在管内流动，冷却水在管外喷淋蒸发时吸收气化潜热，使管内制冷剂冷却和冷凝。
蒸发式冷凝器中，省去了冷却水在冷凝器中的显热传递阶段，使冷凝温度更接近空气的湿球温度，可比水冷式冷凝器系统低3～5℃，从而大大降低压缩机的功耗，耗水量只有水冷式冷凝器系统的1/3左右。
基于MATLAB的风冷式翅片管冷凝器的仿真模拟
基于MATLAB的风冷式翅片管冷凝器的仿真模拟孙建新南晓红（西安建筑科技大学环境市政工程学院西安 710055）摘要：本文利用分布稳态参数法建立了翅片管换热器的数学模型，并用MATLAB语言编制了关于翅片管冷凝器的仿真程序，通过试验数据验证了程序的可靠性，并利用仿真程序分析不同进口风速和冷凝压力下冷凝换热量的变化情况并分析了不同冷凝压力下过冷区的变化。
关键词：翅片管冷凝器分布参数法仿真 MATLAB语言Using MATLAB in Modeling and Simulation of Finned-Tube CondenserSun Jianxin Nan XiaohongAbstract Distributed-parameter method is used to set up a simulation model for a finned-tube condenser. With the help of MATLAB programmable language, the st able state numeric model of the finned-tube is built. Compare the calculated re sults with experimented results show that the model is reliable and it can be u sed analyze the performance of the finned-tube condenser. Using the calculated results analyze the change of heat exchange in the different velocity of air an d condensation pressure. And analyze the change of the length of super-cooling in the different condensation pressure.Key words Finned-Tube condenser, Distributed-parameter method, simula tion, MATLAB programmable language1引言近年来我国国民经济飞速发展，制冷空调业也得到了快速发展。
冷凝器计算模拟软件
A热流介质T1=64.0→T2=####B冷流介质t1=30.0→T2=####A蒸汽流量W=800.0A蒸汽蒸汽潜热r=1100.0A的比热容C= 2.5水的比热容 4.2循环水用量Y=选取总传热系数K=500.0需换热面积S=m m/s kg/m3j/kg.℃kj/kg kj/kg.℃kj/kg.℃w/m2.℃二、选择换热器型号一、换热器换热面积初算对数平均温差△tm=kg/h 冷凝器热负荷Q=三、换热器传热系数核算1、管内传热系数ai核算管内流速u= 1.0管内水的黏度μ=（30℃-40℃）0.000727选取换热器的内径di=0.02流体密度p=1000.0水的比热容4200.0管内换热系数ai=w/m.℃kj/kg w/m.℃取4到8m kg/m3mPa.s管内水的热导系数λ=（30℃-40℃）0.62.壳程传热系数ao的核算（壳程流体为蒸汽，工业多为膜状冷凝）A热流蒸汽的冷凝热1100.0A在冷凝温度液态热导系数λ=0.2当管内流立式冷凝器壳程的传热系数ao=冷凝液密度р790.0液化温度的黏度Ч0.35重力加速度g 9.8饱和蒸汽温度与壳壁温度差⊿t5.03.总传热系数K的核算循环水阻垢系数Rsi=0.00034传热管长度L 3.0换热器总传热系数核算Ko=A热流蒸汽的阻垢系数Rso=0.00017换热管外径do 25.0换热管外径di20.027510.3大于10000为湍流w/m2.℃1543.91687.8w/m2.℃500.7w/m2.℃。
冷凝式换热器热力计算软件使用说明
(一) 计算标准方法及参考文献
本程序设计主要依据及参考手册如下
(冷凝式)换热器热力计算软件
《锅炉机组热力计算-标准方法》(57 标准)上海工业锅炉研究所编印 《锅炉机组热力计算-标准方法》(73 标准)上海工业锅炉研究所编印 《工业锅炉设计计算方法》(03 标准)中国高效工业锅炉项目办公室委托
(冷凝式)换热器热力计算软件
热力计算； 4. 适用多种传热元件：可供选择的传热元件有光管管束、鳍片管管束、膜式
管管束、圆形肋片管管束、方形肋片管管束、螺旋横肋管管束、双 H 型鳍 片管管束、单 H 型鳍片管管束等； 5. 适用各种燃料：固体燃料、气体燃料、液体燃料及这三种燃料组成的混合 燃料；在缺少燃料参数的情况下可依据烟气成分进行计算； 6. 设置了材质库：用户可以选择其中的材质参数对换热器进行材质设计，也 可以使用软件的开放接口自行添加新材质或删除旧材质。对于膜式管管束、 鳍片管管束、圆形或方形肋片管管束、螺旋横肋管管束和 H 型鳍片管管束， 管子和扩展受热面可设计成不同材质； 7. 阻力特性计算：可进行换热器本体烟气侧或空气侧的烟风阻力计算，可进 行换热器本体水侧阻力计算； 8. 优化横向节距：给定换热器烟气侧的流速范围，可快速的优化得到符合给 定烟气流速的横向节距； 9. 输出详细的热力计算书； 10. 健壮性：软件具有错误判别功能，对用户输入的数据进行正确性和完整性 校验。
(冷凝式)换热器热力计算软件
目录
(冷凝式)换热器热力计算软件 ........................................................................................................ 1 前言 .................................................................................................................................................. 2 一、 概述................................................................................................................................... 3
AspenPlatefin板翅式换热器软件介绍
AspenPlatefin板翅式换热器软件介绍Aspen Plate Fin Exchanger 板翅式换热器软件介绍设计，校核，模拟-板翅式换热器 Aspen Plate Fin Exchanger 软件属于换热器软件套件 Aspen Exchanger Design & Rating （EDR）的一个子软件，专门用于板翅式换热器的设计，校核与模拟。
处理的板翅式换热器可以满足多种现代工业气体过程的可盈利运营，同时还可以处理大型的LNG 生产设计。
Aspen Plate Fin Exchanger 是Aspen Tech 旗下 aspenONE Process Engineering 应用套件的核心组件之一。
*从 aspenONE V8 之后，MUSE 产品将会完全被 Aspen Plate Fin Exchanger 替代。
软件主要优点如下：基于强大的理论基础：基于强大的理论基础：软件的核心模块和计算式都是基于拥有超过 35 年经验的 HTFS（英国传热与流体协会）的实验研究成果，确保用户进行最为准确和可靠的设计；物性数据计算：物性数据计算：用户可以使用 B-JAC，COMThermol 和 Aspen Properties 三种物性数据库。
提供超过 15000 种组分和 30 多种气液平衡计算方法，可处理单相或两相的计算；一致的用户界面：继承了 MUSE 的计算引擎同时采用了EDR 产品友好、方便、统一的界面；一致的用户界面导入数据：从 HYSYS 导入数据：支持将 HYSYS 流程中的换热器流股和物性直接导入；先进计算方法：为整体换热器、分布器、管口和封头进行准确的压降计算；支持设计、校核、先进计算方法 stream by stream 和 layer by layer 模拟计算；其它功能包括：支持 SI, US 和 Metric 三种标准单位制和用户自定义单位制；支持最多 20 个流股；支持顺流，逆流计算；处理复杂的进出口几何尺寸；支持平管、锯齿、波纹和穿孔翅片计算；对两相流体进行适当的处理；根据用户输入数据生成换热器结构图；在 V8 版本中，将支持同 HYSYS 软件的集成。
翅片管式冷凝器计算
翅片管式冷凝器计算翅片管式冷凝器是一种常见的热交换设备，常用于空调系统、工业冷却等领域。
它由内管、外管和连接翅片组成，通过流体相互传热来实现冷凝过程。
在设计和计算翅片管式冷凝器时，需要考虑到热传导、换热面积、传热系数等因素。
下面将介绍翅片管式冷凝器的计算方法。
1.确定冷凝器的工作参数：在进行翅片管式冷凝器计算前，首先需要明确工作参数，包括冷却介质的流量、进口温度、出口温度，以及冷却介质的性质，如密度、比热容、粘度等。
2.选择合适的翅片管：根据冷凝器的工作参数和设计需求，选择合适的翅片管。
一般翅片管可以分为平面翅片管和螺旋翅片管两种类型。
3.计算翅片管的换热面积：翅片管的换热面积是冷凝器设计的重要参数，它与热传导、流体流量和传热系数等因素有关。
翅片管的换热面积可以通过以下公式计算：A = N * pi * De * (L - Dp)其中，A为换热面积，N为管子的根数，pi为圆周率，De为外管直径，L为管子的有效长度，Dp为管子对外径。
4.计算翅片管的传热系数：翅片管的传热系数是指翅片管内外流体之间的热传导能力，它是冷凝器设计的关键参数之一、翅片管的传热系数可以通过以下公式计算：1/U = 1/ho + Σ(1/hi)其中，U为总传热系数，ho为外部对流传热系数，hi为内部对流传热系数。
5.确定冷却介质的热负荷：根据冷却介质的流量、进口温度和出口温度，计算冷却介质的热负荷。
热负荷可以通过以下公式计算：Q = m * Cp * (Tin - Tout)其中，Q为热负荷，m为冷却介质的流量，Cp为冷却介质的比热容，Tin为进口温度，Tout为出口温度。
6.计算实际换热面积：根据冷却介质的热负荷和传热系数，计算实际换热面积。
实际换热面积可以通过以下公式计算：Aa = Q / U / (Tin - Tout)其中，Aa为实际换热面积。
7.根据实际换热面积选择合适的翅片管：根据实际换热面积和已选的翅片管，检查实际换热面积是否符合要求，如果不符合要求，需要重新选择合适的翅片管。
不同翅片形式管翅式换热器流动换热性能比较
不同翅片形式管翅式换热器流动换热性能比较摘要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。
对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。
由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。
本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。
正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。
关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能Study on heat transfer and flow characteristics of fin-and-tube heat exchangers with various fin typesAbstract：With the development of refrigeration and air conditioning, high efficiency, energy saving and material saving compact type of heat exchanger is development, as one kind of compact heat exchanger, fin-and-tube heat exchanger has a wide application in future. It is necessary to develop compact heat exchanger which is more energy saving and material saving to improve the heat exchanger thermal efficiency and the overall performance of heat transfer.This paper summaries the heat transfer and pressure drop correlations of different fin surfaces, and the corresponding influencing factors. The heat transfer and friction characteristic of these kinds of fin types are compared, and the results show the difference of these fin types. The appropriate correlation and evaluation criterion will provide reliable foundation to the design and optimization of compact heat exchangers.Key words：Fin-and-tube heat exchanger; Heat transfer and flow characteristics; Experimental correlations; Comparison目录1 绪论31.1课题背景及研究意义31.2管翅式换热器简介31.3管翅式换热器的特点41.4 管翅式换热器的换热过程41.5研究现状51.5.1国外实验及模拟研究进展51.5.2国内研究现状和数值模拟61.5.3管翅式换热器及发展趋势81.6 管翅式换热器的不同形式的翅片研究现状9 2影响翅片换热和压降性能的主要结构因素122.1翅片间距对换热特性和压降特性的影响12 2.2管排数对换热特性和压降特性的影响12 2.3管径对换热特性和压降特性的影响132.4管间距对换热特性和压降特性的影响13 3．不同翅片经验关系式总结及比较143.1 平直翅片经验关系式的总结143.2 波纹翅片经验关系式的总结183.3 百叶窗翅片经验关系式的总结233.4 开缝翅片经验关系式的总结264．四种翅片经验关系式比较31结论39参考文献40致谢431 绪论1.1课题背景及研究意义换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。
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
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陆东铭【摘要】本文列表给出了翅片管式换热器分别作为冷凝器(干面)和蒸发器(湿面)时的ε-NTU法换热量计算公式,并阐述了其在空调机开发中的两个实际应用.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】3页(P77-79)【关键词】空调;ε-NTU法;换热量【作者】陆东铭【作者单位】上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司上海 200135【正文语种】中文1 引言热交换器是空调机的四大部件之一，是影响空调机性能的重要因素。
采用ε-NTU 法对热交换器换热性能进行预测，可以对比不同热交换器的性能；尤其在系列空调机的开发中，通过对比所有热交换器的性能，使用最恶劣条件进行评价的原则，选取相应的热交换器作为代表来评价，可以大幅节约开发时间，提高开发效率。
当制冷系统的变化比较小时，采用ε-NTU法可以对制冷系统的性能进行简易计算。
本论文给出了采用ε-NTU法计算翅片管式热交换器换热量的方法，并阐述了ε-NTU法在实际空调机开发中的两个主要应用。
2 采用ε-NTU法对翅片管式热交换器进行换热量计算的方法2.1 翅片管式空气-制冷剂热交换器的几何学构成要素标准的翅片管式空气-制冷剂热交换器如图1所示，管内侧流体为制冷剂，管外侧流体为空气。
以管外径为φ=9.52mm的某热交换器为例，其几何学构成要素如下：管外径do=9.52mm、管壁厚tp=0.28mm、扩管率dR=1.05；管内径（扩管后）di=dR•do-2•tp=9.436mm；管段数NT=20、管列数NR=2；管段距S1=25.4mm、管列距S2=22.0mm；翅片壁厚tF=0.095mm、翅片片距Fp=1.5mm、NF翅片片数565；翅片翻边直径dc=do•dR+2•tF=10.186mm；翅片高度L1=NT•S1=508mm；翅片宽度L2=NR•S2=44mm；翅片积幅L3=NF•Fp=847.5mm；管抽取数Pr为0根。
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qm=Q0/q0 Si=3.14*（di/2）2 q=qm/（Si*n1） △p/=ρa*wy2/2 △p//=0.108*b*（ρa*wmax）1.7/de
过冷度 △tk=tk-tsi
45.000 3.200 10.000
8 蒸发后温度 ti
15.000
9 过热度 △t0 10 回风温度 ta1 11 出风温度 ta2
过热度 △t0=ti-t0
5.000 35.200 44.200
12 空气平均温度 tm
tm=(ta2+ta1)/2
39.700
13 进出风温差 △ta 14 单位质量制热量 qk 15 单位质量制冷量 q0
80 冷凝器的分路数 n1
16.619 35.063 660.000 14.572
4.000
4.000
；管簇排列为正三角
单位 kW ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ kJ/kg kJ/kg mm mm mm mm mm mm mm mm m2/m m2/m m2/m m2/m J/(kg*K) W/（m*K） m/s kg/m3
20 翅片式冷凝器铝箔片间距 sf
1.500
21 翅片式冷凝器迎风面上管中心距 s1
22 翅片式冷凝器侧面管间距 s2
s2=31/2*s1/2
23 翅片式冷凝器翅片根部外沿直径 db db=d0+2*δf
24 每米管长翅片侧面面积 af
af=2*（s1*s2-π*db2/4）/sf
25 每米管长翅片间管面面积 ab
波纹翅片冷凝器设计计算
说明：该换热器为波纹翅片，风与氟进行交差流动换热，按纯逆流换热情况进行计算；管簇排列为正三角
形叉排。
序号
名称
计算公式
参数
1 制冷量 Q0 2 冷凝温度 tk
3.300 48.200
3 蒸发温度 t0
10.000
4 冷凝前温度 tsh
80.000
5 冷凝后温度 tsi 6 过冷度 △tk 7 蒸发前温度 te
P=qv（△p/+△p//）/（ηfan*ηm）
14.572 4.000 76.210
2.338
3.939
32.597 548.173 1.142 0.144 0.628 -0.207
64.912
0.850
45.800 1342.440 1943.455
131.813 159.523 0.005 393.000 29.830
℃
kg/s
kW m3/h m/s m2 mm
排 列 mm mm
m/s
—
—
—
—
b/de
—
ψ
—
n
W/（m2*K）
—
℃
— W/（m2*K）
— — m2*K/W W/（m*K） mm
Re C M
tk/℃ B
W/（m2*K）
m2 m
排
路
kg/s
mm2
kg/（s*m2） Pa Pa — — W
m3/h
8 0.358
29 空气的热导率 λa
（根据tm查空气热物理性质表）
0.027
30 空气的运动粘度 υa
（根据tm查空气热物理性质表）
0.0000168
31 空气的密度 ρa
（根据tm查空气热物理性质表）
1.128
32 对数平均温差 θm
θm =（ta2-ta1）/（ln（（tk-ta1）/ （tk-ta2）））
66 紫铜管内截面积 Si
67 R22质量流速 q
68 风机动压 △p/
69 风机静压 △p//
70 电机对风机的传动效率 ηm
71 风机的全压效率 ηfan
72 电机输入功率 P
73 计算结果：
74 空气体积流量（即风量）qv
1=αki*ai*（tk-tw） 2=αof*η0*aof*（tw-tm）
△ta=ta2-ta1 （冷凝前后焓差，查压焓图） （蒸发前后焓差，查压焓图）
9.000 182.720 153.450
16 翅片式冷凝器铜管外径 d0
10.000
17 翅片式冷凝器铜管壁厚 δ0
0.500
18 翅片式冷凝器铜管内径 di 19 翅片式冷凝器铝箔片厚 δf
di=d0-2*δ0
9.000 0.200
43 最窄截面风速 wmax
wmax=s1*sf*wy/（（s1-db）*（sf-δ f））
44 比值 b/de
45 雷诺数 Re
Re=wmax*de/υa
46 空气侧表面传热系数式中的系数 C 查表
47 空气侧表面传热系数式中的系数 ψ 查表
48 空气侧表面传热系数式中的指数 n 查表
49 空气侧表面传热系数式中的指数 m 查表
Ay=qv/wy （即有效单管长，根据机型取）
0.219 660.000
39 冷凝器迎面管排数 N
N=Ay/（l*s1）-1/2
40
冷凝器在空气流通方向上的管排数 n
41 冷凝器翅片的宽度 b
b=n*s1*cos300
42 微元最窄截面的当量直径de
de=2*（s1-db）*（sf-δf）/（（s1db）+（sf-δf））
31.671
16.619 35.063 3.646 4.000 0.022 63.585 84.554 1.827 44.430 1.000 0.600 89.456
0.394
75 冷凝器所需的传热面积 Aof
76 冷凝器有效翅片总管长 L
77 冷凝器迎风面宽度 l
78 冷凝器迎面管排数 N
79
冷凝器在空气流通方向上的管排数 n
50 空气侧表面传热系数 αof 51 翅片表面效率 η0
αof=C*ψ*λa*Ren*（b/de） m*1.1*1.2/de
52 壁面温度 tw
（取tw需保证 热平衡式1≈热平衡式 2）
53 R22的物性集合系数 B
查表
54 R22在管内凝结的表面传热系数 αki αki=0.555*B*di-0.25*（tk-tw）-0.25
ab=π*db*（sf-δf）/sf
22.000 19.053 10.400 0.446 0.028
26 每米管长翅片侧总面积 aof 27 每米管长管内面积 ai 28 空气的比定压热容 cpa
aof=af+ab ai=π*di （根据tm查空气热物理性质表）
0.474 0.028 1005.000
7.636
33 制冷剂质量流量 qm
qm=Q0/q0
0.022
34 冷凝负荷 Qk=qm*qk
Qk=qm*qk
4.019
35 空气体积流量（即风量） qv
qv=Qk/（ρa*cpa*（ta2-ta1））
0.394
36 冷凝器迎面风速 wy
（根据设计要求取）
1.800
37 冷凝器迎风面积 Ay 38 冷凝器迎风面宽度 l
55 热平衡式1
56 热平衡式2 57 管壁与翅片间的接触热阻 rb 58 紫铜管的热导率 λ 59 紫铜管每米管长的平均面积 am
60 冷凝器的总传热系数 K
61 冷凝器所需的传热面积 Aof
62 冷凝器有效翅片总管长 L
63
空气流通方向上的管排数 n=L/ （l*N）
64 冷凝器的分路数 n1
65 R22的质量流量 qm
0.503
空气侧表面传热系数式中的系数和指数 表1
12
16
20
24
28
0.296 0.244 0.201 0.166
0.137
0.529 0.556 0.582 0.608
0.635
32 0.114
0.661
空气侧表面传热系数式中的系数和指数 表2
500
600
700 800
900
1.240
1.216 1.192 1.168 1.144
0.714
侧表面传热系数式中的系数和指数 表2
1200
1300
1.072
1.048
-0.184 -0.176
1400 1.024 -0.168
1500 1.000 -0.160
1600 0.976 -0.152
-0.240 -0.232 -0.224 -0.216 -0.208
R22的B值
10000 1.096
-0.192
20 1658.4
30
40
50
1557 1447.1 1325.4
m2 m mm 列
排
路
式中的系数和指数 表1
36 0.095
0.688
40 0.080