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
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根据计算式 （１）、（２）、（３）的中的任何一个计算式 ，
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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 ：