低温工况下翅片管换热器的设计计算

举例说明翅片管换热器换热面积的计算方式
翅片管的传热原理用普通的圆管(光管)组成的热交换器，在很多情况下，管外流体和管内流体对管壁的换热系数是不一样的。

所谓换热系数，是指单位换热面积，单位温差(流体与壁面之间的温差)时的换热量，它代表流体和壁面之间的换热能力的大小。

翅片管换热器的设计工艺中，一台翅片管的换热面积就是每根翅片管换热面积的总和。

知道了翅片管的换热面积，就能有效的清楚每台翅片管换热器的换热面积为多少。

举例说明翅片管换热器换热面积的计算方式：
翅片管型号为：CPG (Φ25×2mm/57/2.8/0.35) 求每米翅片管的换热面积？
解答：
翅片管换热器的总面积等于翅片管的裸露部分面积+翅片面积
翅片管裸露部分面积=3.14X0.026X(1000—(1000/2.8)X0.35)=0.071435㎡
翅片部分的面积=3.14X(0.0285?-0.013?)X357X2+3.14X0.057X0.125=1.4645125㎡
翅片管总的换热面积=0.071435+1.4645125=1.536㎡/m.
即该型号翅片管的换热面积为1.536㎡/米。

水在壁面上凝结时的换热系数为： 10000—20000 w/(m2.℃)
水在壁面上沸腾时的换热系数为： 5000----10000 ------
水流经壁面时的换热系数大约为： 2000---10000 ------
空气或烟气流经壁面时的换热系数为： 20---80 --- ---
空气自然对流时的换热系数只有： 5---10 -------
由此可见，流体与壁面之间的换热能力的大小相差是很悬殊的。

翅片式风冷换热器设计一、设计原理翅片式风冷换热器由翅片管和冷却风机组成。

工作时，热媒流经管道，通过管道壁与外界冷却空气进行热量交换，从而将热量传递给空气。

同时，冷却风机通过流过翅片管的冷却空气，将其吹入翅片间隙，增加换热面积，提高换热效率。

二、换热器设计参数1.翅片管长度和直径翅片管长度和直径的选择应根据换热器的工作条件来确定。

一般来说，较长的翅片管长度可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加阻力和成本。

而较大的翅片管直径可以增加流体的流量和传热量，但同样也会增加阻力和成本。

2.翅片间距和数量翅片间距和数量的选择需要根据换热介质的温度和流速来确定。

较小的翅片间距可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加阻力。

翅片数量应根据实际需求来确定，一般来说，较大的翅片数可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加成本和复杂性。

3.翅片高度和厚度翅片高度和厚度的选择应根据换热介质的温度和流速以及换热需求来确定。

较大的翅片高度和厚度可以增加换热面积，提高换热效率，但也会增加阻力和成本。

三、翅片式风冷换热器的工作原理具体工作流程如下：1.热媒从换热器的进口进入管道，流经管道内部。

2.在管道内部，热媒通过管道壁与外界冷却空气进行热量交换。

热媒的热量传递给冷却空气，使其升温。

3.升温的冷却空气经过冷却风机的吹扫，被吹入翅片间隙。

4.在翅片间隙中，冷却空气与翅片接触，进行热量交换。

冷却空气吸收翅片的热量，并将其带走。

5.冷却的热媒经过管道进一步流动，从换热器的出口排出。

四、翅片式风冷换热器的优缺点1.结构紧凑，占用空间小。

由于翅片式风冷换热器利用翅片增加了换热面积，故相同换热量下其体积相对较小。

2.热量传递效率高。

翅片式风冷换热器具有较大的换热面积，能够实现高效的热量传递。

3.适用范围广。

翅片式风冷换热器适用于多种介质的换热，例如空气、水等。

1.清洗困难。

由于翅片之间的间隙较小，难以将污物清洗干净。

2.阻力较大。

翅片式风冷换热器会增加流体的阻力，降低了流体的流动速度。

换热器热力学平均温差计算方法１·引言换热器就是工业领域中应用十分广泛得热量交换设备，在换热器得热工计算中,常常利用传热方程与传热系数方程联立求解传热量、传热面积、分离换热系数与污垢热阻等参数[1，2]。

温差计算经常采用对数平均温差法(ＬMTD)与效能-传热单元数法(ε-NTＵ），二者原理相同。

不过,使用LMTＤ方法需要满足一定得前提条件;如果不满足这些条件，可能会导致计算误差。

刘凤珍对低温工况下结霜翅片管换热器热质传递进行分析,从能量角度出发,由换热器得对数平均温差引出对数平均焓差，改进了传统得基于对数平均温差得结霜翅片管换热器传热、传质模型［3]。

Sｈａo与Gｒanryd通过实验与理论分析认为,由于R32／R134a混合物温度与焓值为非线性关系,采用LMTD法会造成计算误差;当混合物得组分不同时,所计算得换热系数可能偏大,也可能偏小[4],她们认为,采用壁温法可使计算结果更精确。

王丰利用回热度对燃气轮机内流体得对数平均温差与换热面积进行计算［5]。

Ziegleｒ定义了温度梯度、驱动平均温差、热力学平均温差,认为判定换热效率用热力学平均温差,用对数平均温差判定传热成本得投入，而算术平均温差最易计算；当温度梯度足够大时,对数平均温差、算术平均温差与热力学平均温差几乎相等[6］。

孙中宁、孙桂初等也对传热温差得计算方法进行了分析，通过对各种计算方法之间得误差进行比较,指出了LＭＴD法得局限性与应用时需要注意得问题［７,8］。

Raｍ在对LMTD法进行分析得基础上，提出了一种ＬＭＴＤnew得对数平均温差近似算法,减小了计算误差[9]。

本文在已有工作得基础上,分别采用LMTＤ与测壁温两种方法,计算了逆流换热器得传热系数，对两种方法进行比较,并在实验得基础上,进一步分析了二者得不同之处。

2·平均温差得计算方法ﻫ在换热设备得热工计算中,经常用到对数平均温差与算术平均温差。

ﻫ对数平均温差在一定条件下可由积分平均温差表示[１０],即:ﻫﻫ采用ＬMTD法计算时，式(4)中Δｔ为对数平均温差Δtｌn,由式(3）与式(4)对比可知,式(3)与式（４）中冷热流体温度应该分别对应相等,都等于整个通道上流体得积分平均温度。

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，它通过管道外表面上的翅片来增加传热面积，从而提高传热效率。

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，它可以帮助工程师们准确地预测翅片管传热的性能，从而指导工程设计和优化。

翅片管传热计算公式的推导是基于传热学和流体力学的基本原理，它涉及到传热系数、翅片管的几何形状和流体性质等因素。

下面我们将从这些方面来详细介绍翅片管传热计算公式。

首先，翅片管传热计算公式中最重要的参数之一就是传热系数。

传热系数是描述传热效率的重要参数，它与流体的性质、流动状态、管壁材料等因素有关。

一般来说，传热系数可以通过实验测定或理论计算得到。

在翅片管传热计算中，传热系数的准确性对于预测传热效果至关重要。

其次，翅片管的几何形状也是影响传热效率的重要因素。

翅片管的翅片形状、尺寸和排列方式都会对传热性能产生影响。

一般来说，翅片管的传热面积越大，传热效果就越好。

因此，在翅片管传热计算中，需要考虑翅片的几何形状参数，并将其纳入计算公式中。

最后，流体的性质也是翅片管传热计算公式中需要考虑的因素之一。

流体的性质包括密度、粘度、导热系数等，它们会直接影响传热效率。

在翅片管传热计算中，需要根据流体的性质参数来确定传热系数和传热表面温度差，从而计算出传热效率。

在实际工程中，翅片管传热计算公式通常是基于一些简化假设和经验公式推导而来的。

例如，对于定常流体流动情况下的翅片管传热，可以采用Nusselt数和Reynolds数的关系来计算传热系数；对于不同形状和排列方式的翅片管，可以采用经验公式来估算传热面积增益系数。

这些简化的计算方法虽然可能会引入一定的误差，但在工程实践中已经得到了广泛的应用。

总之，翅片管传热计算公式是工程设计和优化中不可或缺的工具，它可以帮助工程师们准确地预测翅片管传热的性能，从而指导工程设计和优化。

在使用翅片管传热计算公式时，需要充分考虑传热系数、翅片管的几何形状和流体性质等因素，以确保计算结果的准确性和可靠性。

1、热力计算①制冷循环热力状态参数表②热力性能指标计算1、冷凝器结构规划及有关参数传热管选用φ10mm×0.5mm的紫铜管。

d0=0.01m,di=0.009m,肋片选用平直片（铝片），片厚δf=0.15×10-3m。

排管方式采用正三角形排列，管间距s1=0.025m,排间距s2=0.02165m，肋片间距s f=0.0018m，沿气流方向的管排数n=4，片宽L=0.0866m。

管外肋片单位面积f f为f f=2（s1s2−πd b24⁄）s f=2×[0.025×0.02165−π×(0.01+2×0.00015)24⁄]1.8×10−3=0.5089m2m⁄由d b=d0+2δf=(0.01+2×0.15×10-3) m2/m=0.0103m2/m 得肋间管外单位表面积f b为f b=πd b(1−δfs f )=3.14×0.0103×(1－0.15×10−31.8×10−3)=0.02965m2/m管外总单位表面积f t=f f+f b=0.5098+0.02965=0.53855m2/m 管内总单位表面积f i为f i=πd i=3.14×9×10-3=0.02826肋化系数β为β=f tf i =0.538550.02826=19.0472、空气侧传热系数计算1）空气进出冷凝器的温差及风量。

温差∆t a=t a2－t a1=(45－35)℃=10℃平均温差t am=t a2+t a12=45+352℃=40℃风量q va=Q kρm c pa∆t a = 4.42×1031.128×1.005×10×103m3/s=3.89 m3/s平均温度下空气物性参数为：密度ρm=1.128kg/m3；比定压比热容c pa=1.005K j/(kg∙K);运动粘度νm=16.96×10-m2/s,热导率λm=0.0276W/(m∙K)。