【原】1189 抑霜换热器研发-空气侧换热和压降

空气换热

换热特征参数：

A_M=0.0014+0.2618/(C_FO^0.15Re^0.4)

有效换热系数（叉排管束；顺排管束的换热系数约为叉排的80%~90%）：

A_AF=C_FID_AV_AC_PAA_M /Pr^0.67

V_A的近似估算式：

V_A= S_GS_FU_A/(S_G-D_G)(S_F-W_F)

式中：

A_M为特征参数，无因次；

C_FO为翅化系数（翅片与管外表面面积之比），无因次；

Re为雷诺数，无因次；

A_AF为基于管外侧总面积（翅片与管外表面）的有效换热系数，W/(m².K)；

C_FI为翅片效率，无因次（通常为0.8~0.9）；

D_A为空气密度，kg/m³；

V_A为最窄流道处空气流速，m/s；

C_PA为空气比热，J/(kg.K)；

Pr为空气的普朗特数，无因次；

S_G为管间距，m；

S_F为翅片间距，m；

U_A为迎面风速，m/s；

D_G为管外直径，m；

W_F为翅片厚度，m。

估算示例：

设换热器采用铜管铝翅片，铜管外直径10mm，壁厚0.7 mm，管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距25 mm；翅片为平直翅片，翅片厚度0.2 mm，翅片间距2.2 mm；空气温度5℃，迎面风速2.5m/s.

最窄处风速约为：

25*2.2*2.5/(25-10)(2.2-0.2)

=4.6m/s

雷诺数：

4.6*0.01/(13.5*10^-6)

=3407

特征参数约为：

A_M=0.0014+0.2618/(13^0.15*3407^0.4)

=0.0014+0.2618/(1.47*25.9)

=0.00828

有效换热系数：

A_AF=0.83*1.2*4.6*1005*0.00828 /0.7^0.67

=48.4W/(m².K)

空气压降

平直翅片、管路叉排时估算式为：

P_D=2.5 V_A² (L_F/S_FJ)/Re^0.5

平直翅片、管路顺排时估算式为：

P_D=2.0 V_A² (L_F/S_FJ)⁹/Re^0.5

式中：

P_D为空气流过换热器的压降，Pa；

V_A为最窄处空气流速，m/s；

L_F为空气流动方向翅片总长度，m；

S_FJ为翅片间隙，m；

Re为空气流动雷诺数，无因次。

估算示例

其他参数同上，取空气流动方向管排数为4排，沿空气流动方向翅片长度约：

4*21.65=86.6mm

空气流动压降约为：

P_D=2.5* 4.6² * (86.6/2) /3407^0.5

=53*43/58=39Pa

上述传热和压降均是简略估算，实际换热器表面由于各处（如管外表面、翅片根部及表面等）空气流速、温度分布均不同，且表面处理工艺不同、表面积垢等影响均较复杂；精细分析时需要建立换热器表面及空气的温度、速度、湿度、压力场，从而获得更全面的信息。