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[中央空调系统] 空调用热管换热器的设计计算

空调用热管换热器的设计计算

  要: 热管技术以其独特的技术在很多领域得到了广泛的应用,在空调领域热管技术也逐渐受到重视,除了理论研究热管技术在空调领域的应用外,设计出合适的换热设备对热管在空调领域的应用也及其重要。热管换热器的计算内容主要有热力计算和校核计算。其中热力设计计算大致可分为常规计算法,离散计算法和定壁温计算法。空调用热管换热器一般为气-气型换热器,文章主要针对气-气型热管换热器的常规计算法进行介绍,并给出了一个具体实例的计算结果,以进一步促进热管换热器在制冷空调领域的应用研究。

关键词:  热管  空调  热力计算

1 引言[1][2][4]

热管换热技术因其卓越的换热能力及其它换热设备所不具有的独特换热技术在航空,化工,石油,建材,轻纺,冶金,动力工程,电子电器工程,太阳能等领域已有很广泛的应用,制冷空调领域冷冷热流体温差小,因此热管技术也逐渐受到重视。根据实际需要设计出合理的热管换热器对于空调领域来说也极为重要。

同常规换热器计算一样,热管换热器的计算内容主要有两部分:热管换热器的热力计算和校核计算。在这里主要对热管换热器的热力计算做个介绍。热管换热器的热力设计计算目前大致可分为三类:常规计算法,离散计算法,定壁温计算法。常规计算法将整个热管换热器看成一块热阻很小的间壁,然后采用常规间壁式换热器的设计方法进行计算。离散计算法认为热量从热流体到冷流体的传递不是通过壁面连续进行的,而是通过若干热管进行传递,呈阶梯式变化,不是连续的。定壁温计算法是针对热管换热器在运行中易产生露点腐蚀和积灰而提出的,计算时将热管换热器的每排热管的壁温都控制在烟气露点温度之上。从而避免露点腐蚀及因结露而形成的灰堵。

空调系统要处理的对象一般为室外新风或是室内排风,都属于气态介质,因此空调用热管换热设备为气-气热管换热器。本文将对空调用气-气热管换热器的常规计算法的热力计算做个简要介绍,文中的一次空气是待处理室外新风,二次空气可以是室内排风或室外新风。

2 热管换热器的设计计算[3][4]

2.1


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Re:楼主

2.2 基本选择

2.2.1工质选择

热管工质的选择主要取决于热管的工作温度,热管工作温度

n的取值见表1


所选工质的主要要求为:

应适应热管的工作温度,并有适当的饱和蒸汽压

与壳体,吸液芯材料应相容,且具有良好的热稳定性

应具有良好的综合热物理性质

其它(包括经济性,毒性,环境污染等)

空调用热管多采用氨作为工质。


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Re:楼主

2.3 结构设计

热管迎面空气质量流速G的确定  




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Re:楼主

④翅化后以光管为基准的换热系数α与以翅片管外表面积为基准的换热系数α之间的关系为α=αβη                                                            (24)

其中β为翅化比,定义为翅化后热管的外表面积与光管外表面积之比


总传热系数计算(以光管外表面积为基准)

热管的传热热阻主要包括外部热阻和内部热阻[6]。外部热阻:一、二次空气与热管两端管外表面的传热热阻;内部热阻:热管两端管壁径向导热热阻,热管两端吸液芯径向、轴向导热热阻,管壁轴向导热热阻,与工质移动有关的蒸汽轴向流动热阻、蒸发段和冷凝段汽液交界面热阻,污垢热阻。其中与工质移动有关的蒸汽在管内传递和流动热阻相对较小,可忽略不计。热管的等温性能好,它的一个突出优点就是具有很小的内部热阻,因此在实际工程计算中,可根据需要忽略不计管内热阻,若污垢热阻较小,也可忽略不计。因此以一次空气侧光管外表面计的总传热系数为k为:



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Re:楼主

2.5 热管数目计算


3 应用实例

根据以上的设计过程,我们与无锡某热管生产企业合作,设计出符合我们要求的实验用的热管换热器。

已知条件:新风量与排风量都为3000m3/h,新风进口温度为34,出口温度为28.5,排风进口温度为24,通过计算,排风出口温度为29.4

热管管内工作温度为1/2



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