空调翅片管换热器设计计算
翅片管热交换器设计计算
图!"#
翅片管的传
热性能比较
表 ! " $ 列出了用于空冷器中常用的 % 种翅片管的性能评定， 其中以 “$ ” 为最 佳， 顺序而下， “%” 最差。使用中以 & 型绕片管为最基本型式， 只有在对各项性能 要求都较高情况下才选用套片管， 因为它的价格较高。
表!"$ 翅片管型式 传热性能 耐温性能 耐热冲击能力 耐大气腐蚀能力 清理尘垢的难易程度 制造费用 常用的 % 种翅片管的性能评定 && 型绕片式 ! ! ! ’ ! ( 镶片式 ’ ( ( % ’ ’ 双金属轧片式 ( ’ ’ $ ( ! 套片式 $ $ $ ( $ %
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
图!"#
翅片管排列型式及其管距
翅片材料根据使用环境和制造工艺来确定。有碳钢、 不锈钢、 铝及铝合金、 铜 及铜合金等。所用基管材料有碳钢、 铬钼钢、 不锈钢、 铝等。
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。
翅片管换热系数
翅片管换热系数翅片管换热系数是指在翅片管传热过程中，翅片管表面与流体之间传递热量的效果，是评价翅片管传热性能的重要指标之一。
在实际工程应用中，了解和掌握翅片管换热系数的计算方法和影响因素，对于提高换热效率具有重要意义。
1. 计算方法翅片管换热系数的计算方法有多种，常用的有经验公式和数值模拟两种方法。
经验公式是通过试验数据的分析总结得到的，其计算简单，适用范围广，但精度较低。
常见的经验公式有Dittus-Boelter公式、Sieder-Tate公式、Colburn公式等，根据具体情况选择合适的公式进行计算。
数值模拟是一种通过计算机数值计算的方法，可以模拟出复杂流动状态下的换热系数。
数值模拟的优点是可以考虑更多的因素，提高计算精度，但计算复杂度较高，需要借助专业软件进行模拟计算。
2. 影响因素翅片管换热系数的大小受到多种因素的影响，包括流体性质、流动状态、翅片形状等。
流体性质是影响换热系数的重要因素之一，包括流体的粘性、导热系数、比热容等。
一般来说，粘性较小、导热系数较大的流体具有较高的换热系数。
流动状态也对换热系数有很大影响，分为定常流动和非定常流动两种情况。
在定常流动状态下，流体速度和温度分布均保持不变；而在非定常流动状态下，流体速度和温度分布随时间变化。
一般来说，非定常流动下的换热系数较定常流动下高。
翅片形状是另一个重要的影响因素，翅片的几何形状会对翅片管的传热效果产生明显影响。
常见的翅片形状有三角形、梯形、椭圆形等，不同形状的翅片会导致换热系数的差异。
3. 应用案例翅片管换热系数在实际工程中有着广泛的应用。
例如，翅片管传热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、冶金、制药等领域。
通过翅片管传热器，可以有效地将高温流体的热量传递给低温流体，达到能量利用和节能的目的。
在设计和选择翅片管传热器时，需要根据具体工况条件确定合适的翅片管换热系数。
根据流体的性质、流动状态和翅片的形状等因素，结合经验公式和数值模拟等方法，计算得到合理的换热系数，以确保传热效果的高效和可靠性。
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
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
代 汁 ＂ ：
． ｛ Ｋ ·△ ，
ｔ３、
去 ＋ ＋ ｔ＋ １ ｍ０＋ 鲁 ｔ
７７
Ａｒｔｉｃｌｅｓ
论文
为了吏简单地表 示，人们引入传 热单元数ＮＴＵ这个无
（５）
量 纲 量。 Ⅳ７＇ 。 ／（Ｇ ·Ｃｐａ）
（９）
根据计算式 （１）、（２）、（３）的中的任何一个计算式 ，
一 ）
（２）
（３）迥ｊ＝＝Ｊ： 的热迎过 （ 自 韬 ９Ｉ、ｆ ｇ｛！ｂｌ 攮 ｉ：）
” 咎 ， ＝（）．０９５ｍｍ、 ¨”７１｛ｒ） ＝１．５ｒａｍ、Ｎ ” ”数 ５６５：
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 ：
翅片换热器 换热面积计算
翅片换热器换热面积计算
翅片换热器是一种常用的换热设备，其换热面积的大小决定了其换热效率的高低。
翅片换热器的换热面积可以通过以下公式进行计算：
换热面积=翅片长度×翅片密度×管道数×管道长度
其中，翅片长度指的是翅片的长度，翅片密度指的是单位长度上翅片的数量，管道数指的是翅片换热器中管道的数量，管道长度指的是每个管道的长度。
在实际应用中，需要根据具体的工程要求和设计参数来确定翅片换热器的换热面积，以满足换热需求。
同时，在使用过程中也需要注意维护和清洁翅片换热器，以保证其正常运行和换热效率。
- 1 -。
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
第 2 页
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
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203.0000
铝的热导 率
f 203/(m• K)
94.9293 m
1.7162 ρ 1.8236 ρ' 0.0037 h' 0.3501 mh'
a0空气侧 换热系数
m
则外表面 效率
查文献 ［小型制 冷装置设 计指导］ 表3-11， R22在 tk=47℃的 物性集合 系数 B=1337.57 ， 氟利昂在 管内凝结 的表面传 热系数 为：
(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
aki ai (tk tw ) a00a0 f
aki
0.5910
压缩机总 功
kW
2.6000
蒸发器负 荷
kW
6.0000
进出口空气温 差
℃
等腰三角 管排方式 形叉排排
列
0.1000
翅片厚度 δf
12.7000 管间距s1
20.5000 排间距s2
1.6000
肋片间距 sf
2.0000 排数n
0.3912 净面比
mm
平板形铝 制套片
mm
mm
mm
沿气流方 式
mm mm mm m2/m
db do2f 0.2
di do0.220.24
af
(s1s2
4
db2)
2
sf
m2/m
ab
db (s f sf
f
f
)
m2/m aof a f ab
m2/m
ai di
m2/m
aof ai
am (di db)/2
℃
℃
℃ kg/s kJ/kg kJ/kg
采用平均 温差法， 首先计算 风量和风 速，然后 据此计算 换热器的 尺寸，再 算出换热 器的传热 系数，校 验传热面 积是否足 够
对数平均 温差θ计 算：
冷凝器热 负荷：
8.6562
m
ta2 ta1 ln tk ta1
tk ta2
压缩机负 荷+蒸发器 的负荷
2592.7891
w ) a00a0 f (tw tm )
aki
af
(s1s2
4 sf
db2
)
2
7.4)(1.6 0.1) 0.5991 20.51.6
W/(m.K)
m2/s
f
㎏/m3
qv
f
C pf
Qk (ta2
ta1
m
m m2
wg
Va HB
m/s
m/s wmax wg /
mm L ns2 25.4mm
mm
d eq
2(s1 db )(s f s1 db s f
f f
L
d eq
of c
计算制冷 剂侧换热 系数
翅片效率
f
th(mh ') mh '
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
0.3364
f
th(mh ') mh '
0.3830
0
a f f a b a f ab
ki 0.555Bdi0.25 t
2592.7(47
-twi)“-
0.25
忽略薄壁铜管热 阻及管与翅片间 的接触热阻，则 根据热平衡有
试凑法解得管壁 面温度 44.7 ℃，故铜管内表 面传热系数
2105.4000
L
肋片/当量直
径
d eq
Ref
wamx d eq
f
ห้องสมุดไป่ตู้
of
c
a
de
Renf
(L d eq
)m
1.1
m 2a0 f f
s1 db
h' db ( '1)(1 0.35ln ') 2
' 1.27 1 0.3
th(mh') mh'
f ab f ab
55Bd t t 0.25
0.25
i k wi
27.0000
室内侧空气入口 干球温度
℃
19.0000
室内侧空气入口 湿球温度
℃
室外侧入口空
35.0000 气状态干球温
℃
度 室外侧入口空
24.0000 气状态湿球温
℃
度
35.0000 冷凝器进风温度
41.0000
冷凝器出口干球 温度
47.0000 设计冷凝温度
0.0155 质量流量 450.7350 理想进口焓值 248.5500 理想出口焓值
℃
KPa
J/ （㎏.K）
查干空气 物理性质 表
计算空气 侧换热系 数
0.0271 热导率λf
0.0000 运动粘度
1.0950
空气平均 密度ρf
所需要的 1726.0544 风量计算
结果m3/h
24.0000
每个换热 器管列数
0.7400
单管有效 长度B
单个换热 0.3048 器高度 H
10.3792
3.1910 kW
翅片管簇 结构参数 选择与计 算
设计传热 管的规 格：
φ7×0.24×
0.12 （内
螺纹铜
管）
7.0000 外径
mm
0.2400 底壁厚 mm
0.1200 齿高
mm
外径*底壁 厚*齿高
计算冷凝 风量
38.0000
空气平均 温度
98.0700
当地大气 压
1013.0000
干空气比 热容