【HETA】翅片管换热器设计10大步骤，不懂别说自己是干空调的

       关于翅片管和热管的换热热阻、换热公式、传热系数、翅片效率，我们已经在本公号上讲过不少，今天我们就以具体翅片管的设计，来看一看翅片管换热器的工艺设计步骤。

设计的出发点和依据就是传热公式，在以传热面积作为设计目标时，传热公式可写为：

式中，

Q：传热量（热负荷） kw或w

K：传热系数，w / (㎡·℃)

△ T：传热温差，℃

我们以某工厂的翅片管换热器为例来看一看它的设计步骤。步骤如下：

步骤一

梳理用户给出的条件和要求，计算热负荷：

步骤二

选定换热器的迎风面质量流速υm kg/㎡s

迎风面积：指气体（烟气或空气）进入管束之前的流通面积；

迎风面质量流速：是指单位迎风面积上，单位时间（s）所流过的气体质量（kg）；迎风面质量流。

1、质量流速的选取

如果对气体侧的阻力降没有特殊要求，建议选择默认值υm=3 kg/（㎡s）；如果气体侧的允许阻力降很低时，建议υm在1~2 kg/（㎡s）之间进行选择；如果担心积灰比较严重，希望使气流本身具有一定的自吹灰能力，建议 υm选4 kg/（㎡s）。

[附加说明：在翅片管最窄流通截面处的风速大约为迎风面上的2倍，当烟气的当地风速在8~10 m/s时，就具备了一定的自吹灰能力]

2、选定气体的迎风面质量流速以后，所需的迎风面积就可简单地计算出来了：

特别提示：若给出的是气体的体积流量V(m³/h) , 应将其换算成质量流量； G (kg/s) = V (m³/h) ×ρ (kg/ m³)/3600

式中，ρ为气体的密度，按体积流量对应的温度值查物性表。

3、确定迎风面的形状

一般设定为矩形，L1 × L2 = F 迎风面。L1 , L2为矩形的两个边，L1 ，L2的选择要考虑气体流动的均匀性，也要考虑翅片管怎么放置比较合适。是沿长边放置还是沿短边放置等等。

步骤三

选定翅片管尺寸规格及在迎风面上的管间距及管子根数和长度。根据某工厂生产的高频焊翅片管的应用条件和应用经验，推荐翅片管规格的默认值：

设计者可以改变上述默认值，考虑的因素为：

（1）若设备热负荷较大，为了减少翅片管根数，可以选用较大直径的翅片管，如:CPG(Φ51×3.5/90/8/1)，Pt=108mm

（2）对于空气冷却器，为了增大管内流体的流速和换热，经常习惯选用较小直径的翅片管，例如： CPG(Φ25×2.5/50/5/1) ，Pt=60mm

（3）根据积灰的可能性及严重程度，选定不同的翅片间距。

2、 确定迎风面上的翅片管根数和长度

迎风面上有两个边长尺寸L1, L2可供选择，若L1> L2，一般选L1作为翅片管的长度，则翅片管在迎风面上可以摆放的根数N1由L2决定，即N1= L2 / Pt ,取圆整值。这样，迎风面上的翅片管布置就可画出来了。如下图：

3、计算迎风面上的基管传热面积A1
A1=πDo×L1×N1

步骤4

计算翅片管的换热系数和传热系数。

1、由气体侧的平均温度查取相应物理值。

如在省煤器中，烟气侧的平均温度

Tg=（1/2）× ( T1＇+ Tl" ） ℃

依此查取烟气物性表中的下列物理量：

 

2、计算翅片外表面为基准的换热系数。

计算式：h ( w/㎡·℃ ）

也可以由估算表中找到相近的 h 值。见下述第4点中的表格。

3、计算翅片管的翅化比β和翅片效率η。

这也可由表中推荐的估算值找到合适的数值。

4、计算以基管外表而为基准的换热系数。

Ho=h×β×η

也可以由估算表中找到相近的数值。

5、确定翅片管换热器的传热系数 K ，有两个方法可供选择： 

( 1 ）对专业人士:，可以查找相应的计算式，计算传热过程的每项部分热阻，最后计算总传热热阻，并确定传热系数；

( 2 ）对非专业人士，可以按步骤五第4点的表格，并按照翅片管结构和选用的迎面风速，选择相应的或相近的传热系数估算值。

步骤5