空调换热器结构设计教程

最全面的板式换热器知识（原理、结构、设计、选型、安装、维修）板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。

各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。

板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。

它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。

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板式换热器基本结构及运行原理板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。

钎焊换热器结构板式换热器主要结构⒈板式换热器板片和板式换热器密封垫片⒉固定压紧板⒊活动压紧板⒋夹紧螺栓⒌上导杆⒍下导杆⒎后立柱由一组板片叠放成具有通道型式的板片包。

两端分别配置带有接管的端底板。

整机由真空钎焊而成。

相邻的通道分别流动两种介质。

相邻通道之间的板片压制成波纹。

型式，以强化两种介质的热交换。

在制冷用钎焊式板式换热器中，水流道总是比制冷剂流道多一个。

图示为单边流，有些换热器做成对角流，即：Q1和Q3容纳一种介质，而Q2和Q4容纳另一种介质。

板式换热器所有备件都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复。

运行原理板式换热器是由带一定波纹形状的金属板片叠装而成的新型高效换热器,构造包括垫片、压紧板（活动端板、固定端板）和框架（上、下导杆，前支柱）组成，板片之间由密封垫片进行密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷/热换热介质分别在各自通道流过,与相隔的板片进行热量交换，以达到用户所需温度。

每块板片四角都有开孔，组装成板束后形成流体的分配管和汇集管，冷/热介质热量交换后，从各自的汇集管回流后循环利用。

换热原理：间壁式传热。

单流程结构：只有2块板片不传热－头尾板。

双流程结构：每一个流程有3块板片不传热。

板片和流道通常有二种波纹的板片(L 小角度和H 大角度)，这样就有三种不同的流道(L,M 和H)，如下所示：L：小角度由相邻小夹角的板片组成的通道。

机房空调换热器设计计算
已知条件：
冷却媒介为纯水，冷却对象为湿空气。

换热器为套片式管翅式换热器，铜管选为内螺纹铜管，翅片选为平片开窗片。

设计换热能力Q=40kw ，管程水进口t 1=12℃，管程水出口t 2=17℃；
壳程进口空气t 3=23℃，湿度φ=50%，风量H=12000m 3/h=3.33m 3/s 。

换热形式为交叉换热。

箱体尺寸，长2000mm ，宽600mm ，深300mm 。

纯水的c=4.2×103J/（kg.K ）
试计算换热面积、换热器形式等。

计算步骤：
管程换热温差为△t=t 2-t 1=5℃；
根据公式Q=mc △t 得m 水=)
12(t t c Q =1.9kg/s ； 查得
通过查得壳程进口比焓值h 1=45.476kj/kg 。

比容c=0.825m 3/kg
则壳程空气质量流量为m 空=C
H =3.3/0.825=4.04kg/s ； 根据公式Q=m （h1-h2）得h 2=h 1-空
m Q =45.476-40/4.04=45.476-9.9=35.576kj/kg 假定出口干球为t 2=19℃，则通过出口焓值查的出口状态参数如下：
出口相对湿度47.1%，干球19℃
则对数平均换热温差△t /=。

1估算传热面积，初选换热器型号(1)根据传热要求，计算传热量。

(2)确定流体在换热器两端的温度，计算定性温度并确定流体物性。

(3)计算传热温度差，根据温差校正系数Δt≥0.8的原则，决定壳程数。

(4)选择两流体流动通道，根据两流体温差，选择换热器型式。

(5)依据总传热系数的经验范围，初选总传热系数K值。

(6)由总传热速率方程计算传热面积，由S确定换热器具体型号(若为设计时应确定换热器基本尺寸)。

2计算管程和壳程压强降根据选定型号的换热器，分别计算管程、壳程压强降，看其是否符合要求。

若不符合要求时，再调整管程数或折流挡板间距，或重选其它型号换热器，并计算压强降，直到满足要求为止。

3核算总传热系数和传热面积按照对流传热系数关联式，计算管内、外对流传热系数，选定污垢热阻，核算总传热系数值。

根据该计算K值校核实际需传热面积，若选用换热器提供的传热面积比所需传热面积大10～20%时，所选换热器合适。

否则需另选K值，重复以上步骤，直至符合为止。

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像第2行水和气的换热我看到很多人认为可以更精确些有人认为100~150 介质不同有些差异但应该都在上述范围内大家需用时可到网上搜搜看我看到有很多人说这个可在《化工原理》上册中找到，但是《化工原理》有很多不同版本，有些是没有的，所以搞来与大家分享比热表：常见物质的比热容物质比热容c水4.2酒精2.4煤油2.1冰2.1蓖麻油1.8砂石0.92铝0.88干泥土0.84铁、钢0.46铜0.39汞0.14铅0.13对表中数值的解释：(1)比热此表中单位为kJ/(kg·℃)；(2)水的比热较大，金属的比热更小一些；(3)c铝>c铁>c钢>c铅(c铅<c铁<c钢<c铝)。

换热器的结构管壳式换热器就是具有换热管和壳体的一种换热设备，换热管与管板连接，再用壳体固定。

按其结构型式，主要分为：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、方形壳体翅片管换热器等。

详细结构如下：固定管板式换热器：固定管板式换热器结构如上图所示，换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。

换热管可为光管或低翅管。

其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。

其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。

壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时，可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力浮头式换热器浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。

壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。

浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。

这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。

浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况, 所以装配时一定要注意密封性能U形管式换热器上图为双壳程U形管式换热器。

U形管式换热器是将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。

由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。

因U形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。

U形管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。

壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程（如图中所示）。

填料函式换热器上图为填料函式双管程双壳程换热器，填料函式换热器的换热管束可以自由滑动，壳侧介质靠填料密封。

对于一些壳体与管束温差较大，腐蚀严重而需经常更换管束的换热器，可采用填料函式换热器。

换热器结构原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握换热器的基本结构及其工作原理，理解不同类型换热器的特点与应用场景。

2. 使学生了解换热过程中的热量传递机制，包括传导、对流和辐射。

3. 帮助学生理解换热器在设计过程中涉及的参数计算，如传热系数、温差、流体流量等。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析实际换热器案例，提出优化方案的能力。

2. 让学生掌握换热器设计的基本方法和步骤，具备一定的换热器选型、设计和计算能力。

3. 培养学生运用专业软件或工具进行换热器性能模拟和优化的技能。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对换热器及热交换技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。

2. 培养学生关注能源利用和环境保护，认识到换热器在节能减排中的重要作用。

3. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，使其在换热器设计过程中能够与他人有效合作。

本课程针对高年级学生，结合换热器结构原理的学科特点，强调理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。

课程目标旨在让学生掌握换热器相关知识，提升其专业技能，同时培养其情感态度价值观，为今后的学习和工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 换热器基本概念：介绍换热器的定义、分类及用途，分析各类换热器的工作原理和结构特点。

教材章节：第一章 换热器概述2. 热量传递机制：讲解传导、对流和辐射三种热量传递方式在换热过程中的作用和计算方法。

教材章节：第二章 热量传递基础3. 换热器设计参数：阐述换热器设计中所涉及的主要参数，如传热系数、温差、流体流量等，并进行相关计算。

教材章节：第三章 换热器设计参数及计算4. 换热器选型与设计：介绍换热器选型原则、设计方法和步骤，结合实际案例进行分析。

教材章节：第四章 换热器选型与设计5. 换热器性能模拟与优化：教授学生运用专业软件或工具对换热器性能进行模拟和优化，提高换热效率。

教材章节：第五章 换热器性能模拟与优化6. 换热器在实际工程中的应用：分析换热器在能源、化工、环保等领域的应用案例，探讨换热技术的现状与发展趋势。

换热器课程设计空调一、教学目标本课程旨在通过学习换热器课程设计空调的相关知识，让学生掌握换热器的基本原理、类型及其在空调系统中的应用；培养学生运用换热器知识解决实际问题的能力；使学生了解换热器行业的发展现状和趋势，树立环保、节能、创新的意识。

1.掌握换热器的基本原理和主要类型；2.了解换热器在空调系统中的作用及其选型依据；3.熟悉换热器行业的发展现状和趋势。

4.能够运用换热器知识分析解决实际问题；5.具备换热器系统设计和优化能力；6.学会查阅相关资料，进行技术交流和报告撰写。

情感态度价值观目标：1.培养学生对换热器行业的兴趣和热情；2.增强学生的环保、节能意识；3.培养学生勇于创新、不断进取的精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括换热器的基本原理、类型及其在空调系统中的应用。

具体安排如下：1.第一章：换热器概述1.1 换热器的定义及分类1.2 换热器的基本原理1.3 换热器在空调系统中的应用2.第二章：换热器类型2.1 空气冷却器2.2 水冷却器2.3 风冷热泵换热器2.4 其他类型换热器3.第三章：换热器的设计与选型3.1 换热器设计的基本原则3.2 换热器的传热计算3.3 换热器的结构设计3.4 换热器选型依据及方法4.第四章：换热器行业的现状与发展4.1 换热器行业的发展历程4.2 换热器行业的现状4.3 换热器行业的发展趋势三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握换热器的基本原理、类型及其在空调系统中的应用；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生学会运用换热器知识解决实际问题；3.实验法：通过实验操作，使学生加深对换热器原理和类型的理解，提高动手能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。

1.教材：选用国内权威、实用的换热器教材作为主要教学资源；2.参考书：提供相关领域的专业书籍，供学生拓展阅读；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，丰富教学手段；4.实验设备：配置相应的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

空调器主关件设计指导书换热器编制：审核：会签：审定：批准：青岛海尔空调电子有限公司目录一、总述1、用途 (3)2、参考资料及参考标准 (3)二、设计步骤1、基本原理及性能指标 (3)2、产品选型2.1 产品类型 (4)2.2产品主要结构及材料选择要求 (4)3、设计计算 (7)4、安装规范要求 (11)三、设计雷区及规避措施 (11)四、检验要求 (12)一、总述1、用途这份换热器设计指导书，涉及到所有换热器的分类、换热器的选型、设计标准、安装规范，曾出现的社会问题，保证换热器的稳定可靠性。

2、参考资料及标准2.1参考资料《制冷换热器设计》、《制冷原理及设备》、《传热学》2.2参考标准Q/HKT J05101-1999 热交换器JB/T7659.4-1995 氟利昂制冷装置用干式蒸发器JB/T7659.5-1995 氟利昂制冷装置用翅片式换热器JB/T4750-2003 《制冷装置用压力容器》GB 150 《钢制压力容器》JB4734 《铝制压力容器》JB4745 《钛制压力容器》二、设计步骤1、换热器基本原理及性能指标1.1换热器基本原理在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，称为换热器.在这种设备中，至少有两种温度不同的流体参与传热。

一种流体温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。

但是有的热交换器中也有多于两种温度不同的流体在其中传热的，例如空分装置中的可逆式板翅热交换器。

1.2换热器性能指标1）传热性能保证满足生产过程所要求的热负荷。

热交换强度高，热损失少，在有利的平均温差下工作。

2）阻力性能保证较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗。

3）机械性能强度足够及结构合理。

要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构，运行可靠。

4）经济性能经济上合理是指换热器在满足了其他性能指标的同时，自身的全部费用（包括设备费，运行费等多方面的费用）达到最小。

此外，一台较完善的换热器还应该便于制造，安装和检修，设备紧凑（这对大型企业，航空航天，新能源开发和余热回收装置更有重要意义）等。

家用空调换热器设计第一篇：家用空调换热器设计家用空调换热器设计一、蒸发器的设计对于家用空调器的开发，只有少数新产品是需要重新开发新模具，设计新的外形结构，而大多数产品开发只是在原有外形尺寸下进行换热器重新设计，这样我们在设计时换热器的结构尺寸基本上没有调节的可能了，当然，如果在给定的结构尺寸下，我们所选定的蒸器不能满足规格的要求，最常用的方法在原有的基础上增加小块翅片，以增加换热面积，若仍不能满足规格要求，我们只有尝试使用具有较大换热面积的室内机。

下面谈谈对于蒸发器几何尺寸一定情况下回路设计的方法。

首先我们要确定蒸发器的流路数，然后再依据流路数来考虑每个流路制冷剂的流向。

1．流路数确定。

制冷剂在蒸发器的变化是从饱和的液体（实际上也含有少量节流后闪发的气体）开始吸热后一部分液体气化后变成气体，随着制冷剂的流动，铜管内气体量不断增多，制冷剂的流速随着体积的增大而增大，此时的流动阻力也增大，当所有制冷剂全部变成气体后，若仍继续换热，制冷剂的所进行的就是显热交热，其换热系数很低，因此为了保证蒸发器的利用率较高，我们在系统调试时应尽量使制冷剂在蒸发器内刚刚完全蒸发，当然这个问题与流路数的确定并不相关，在这里就不再讨论。

根据传热学的基本知识，我们知道较高的制冷剂流速可以获得换热系数，从而提高制冷系统的制冷量，但由流体力学的知识我们可以知道，制冷剂的流动阻力随着其流速增大而增加，因此会导致蒸发器内制冷剂的压降增加，从而降低了压缩机的吸入压力，而压缩机的吸气压力对于压缩机的出力有着很明显的影响，因此我们在确定流路数时应折衷考虑这两个方面的影响，从而使得蒸发器的利用率最大。

根据一般的经验，蒸发器内气体流速在6~8m/s比较合适，这样我们根据制冷剂气态和液态时比容的比值推算出液体流速：对于R22和R407C液体流速为0.1~0.15m/s,这样我们可以大致估算出每个流路的换热量约为: ф9.53mm铜管每个流路换热量为1600~2100W ф7.94mm铜管每个流路换热量为1000~1400W ф7.0mm铜管每个流路换热量为800~1000W 对于R410A其液体流速为0.15~0.2m/s,这样我们可以大致估算出每个流路的换热量约为: ф9.53mm铜管每个流路换热量为2000~2500W ф7.94mm铜管每个流路换热量为1300~1700W ф7.0mm铜管每个流路换热量为900~1300W 依据以上的数据我们可以先确定换热器流路数，然后再进行流路设计。

概述本规范描述了组合式空调机组的设计参数、性能要求、设计工况及各元件设计和选型方法。

组合式空调机组基本型号有24个，功能段包括混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、各种加湿、风机段、消声段等二十余种功能段。

组合式空调机组的长、宽、高是按模数进行设计，标准规定：1M=158mm，基本命名方式为：MKZXXXX，前两为数字表高度上的模数，后两位表示宽度上的模数，尺寸的计算方法为：L=XX*158+50（70）（面板厚度为30mm时取50，面板厚度为50mm时取70）。

组合式空调机组的具体命名方法可参阅组合式空调机组产品分类与型号命名（QMZ-J20.011-2007）组合式空调机组的基本设计工况：混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、加湿段、风机段、消声段等进行自由组合，对空气的进行处理，满足客户对空气洁净度和舒适度、环境噪声的需求。

第一章换热器设计计算方法换热器用来实现空气与热源载体——水进行能量交换的设备，是空调末端产品中最重要的部件之一。

主要构件有进出水管、集水管、铜管、翅片、U型管、端板等，下面主要介绍表冷器大小、翅片形式、铜管大小等的选择，其结构上的知识不做介绍。

我们公司换热器的命名方法：换热器的中文名称加三个主参数，即：换热器 M*N*L，M表示换热器厚度方向铜管排数，N表示换热器高度方向的铜管数，L表示换热器有效长度（即换热铜管长度），如：换热器 4*20* 1500，表示4排换热器，高度方向有20根管，换热器铜管的有效长度为1500。

换热器的其他构件相关尺寸都是以这三个基本参数为依据换算而来。

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB238.tmp.png换热器的的系列代号方法如下：完整的换热器的表示方法如下：MK．HRQ3Z 换热器M×N×L（换热器系列部件图样代号及名称）MK．HRQ3Z 换热器8×24×2015（换热器系列部件图样代号及名称）表示换热管规格为φ16、总水管通径为DN65（3型管）、8排（M=8）换热管、每排管数为24（N=24）、换热器迎风面长度或换热管有效长度为2015mm（L=2015）的左式换热器。