منهجية الحساب

يجمع ExCoil علاقات انتقال الحرارة والمساحات الهندسية ومقاومة جدار الأنبوب وخواص الموائع. تختلف طوبولوجيا الحل بين الوحدات؛ لا تصف صيغة ε–NTU واحدة جميع الحاسبات. توفر الحسابات السيكرومترية نسبة الرطوبة وإنثالبي الهواء الرطب، بينما يربط System Builder حسابات المكونات ولا يضيف علاقة مبادل جديدة.

اعتمد الوحدة المعروضة بجوار كل حقل. داخلياً تُستخدم الأمتار وm³/s أو kg/s ودرجات °C وفروق K والحمل W. يظهر هبوط ضغط الهواء عادةً بوحدة Pa والهيدروني بوحدة kPa. قد تخزن الجداول الإنثالبي بوحدة kJ/kg والضغط بوحدة kPa ويحوّلهما المحرك صراحةً. الرطوبة النسبية داخل المحرك كسر بين 0 و1 وليست النسبة المئوية المعروضة.

تتبع المساحات الحرارية عدد الأنابيب الفعلي وخطوة الزعانف والأبعاد الفعالة المزعنفة، لا هامش الغلاف أو المجمع الإضافي. وحّد حالات الدخول والمائع ومسارات الدوائر والمواد والاتساخ قبل المقارنة. النتيجة الحرارية ليست تصريح تصنيع ولا اعتماداً لكود الضغط.

تستخدم الملفات المزعنفة علاقة Wang–Chi–Chang ‏(2000) للزعانف المستوية بأسس تعتمد على الهندسة وقطر طوق Dc = Do + 2t_fin وسرعة ضمن أصغر مساحة حرة. التحويل هو h_air = j G_max cp Pr^(−2/3)، وتتغير لزوجة الهواء وموصليته وحرارته النوعية مع الحرارة. صيغ j المختصرة في الصفحة القديمة ليست التنفيذ الحالي.

يحصر حساب انتقال الحرارة Reynolds المستخدم في العلاقة بين 300 و20,000 ويثبت حد الصفوف عند ستة للملفات الأعمق. الحصر العددي لا يثبت الصلاحية خارج نطاق المصدر. تستخدم الزعانف المموجة وlouver وslit مضاعفات تجريبية للزعانف المستوية، لا علاقات نوعية كاملة؛ مضاعفات الانتقال هي 1.15 و1.25 و1.30 على الترتيب.

يستخدم مبخر DX والماء المبرد فعالية فرق الإنثالبي للحالتين الجافة والمبتلة. في الحالة المبتلة جزئياً يُختار الحمل الأكبر بين الحلين الجاف كلياً والمبتل كلياً لتيار محلي، وتحسب رطوبة الخروج من حالة سطح فعالة. لا يُحل غشاء المكثفات أو الصقيع تفصيلياً. اقرأ الحمل الكامن وSHR والمكثفات والكسر المبتل معاً، لا رطوبة الخروج وحدها.

يستخدم الاحتكاك الحالي المبني على Wang الصيغة ΔP_core = f (Ao/Ac) G_max²/(2ρ)، وليس 4 f N_rows القديمة. يحدد انسداد الأنابيب والزعانف مساحة الجريان داخلياً؛ لا تستخدم هذه الدالة وسيط freeAreaRatio القديم. يضاف فقدا الدخول والخروج باستخدام Kc = 0.42(1 − σ²) وKe = 1 − σ².

مضاعفات الاحتكاك قياساً بالمستوية هي 1.20 للمموجة و1.35 لـlouver و1.30 لـslit، وهي تقديرات تجريبية. يضرب محرك الماء المبرد أيضاً هبوط الضغط الجاف في (1 + 0.30 × كسر المساحة المبتلة)؛ لا تفترض تطبيق التصحيح نفسه في كل الوحدات.

قارن فقد الملف بالضغط الساكن المتاح للمروحة، وأضف بقية التركيب بصورة مستقلة. حساب القلب المزعنَف لا يشمل كامل القنوات أو المرشحات أو منحنى المروحة. قد تزيد القدرة مع زيادة التدفق لكن يصبح هبوط الضغط غير مقبول.

تمثل هندسة Schmidt الحلقية المكافئة الزعانف اللوحية على أنابيب متعاقبة. الصيغة المنفذة η_fin = tanh(m r_o φ)/(m r_o φ)، حيث m = √(2h_air/(k_fin t_fin)) وφ = (r_eq/r_o − 1)[1 + 0.35 ln(r_eq/r_o)]. يعتمد نصف القطر المكافئ على الخطوتين العرضية والطولية؛ نصف الفراغ بين الأنابيب ليس النموذج الكامل.

كفاءة السطح هي η_surface = 1 − (A_fin/A_total)(1 − η_fin). تشمل المساحة وجهي الزعانف بعد طرح الثقوب والأنبوب المكشوف بينها، وعدد الزعانف متقطع. تجمع شبكة المقاومات الحمل الخارجي الفعال والتوصيل الأسطواني والحمل الداخلي وحدود الاتساخ التي تُمرر فعلياً إلى الوحدة.

ميّز h وU وUA: الأولان بوحدة W/(m²·K)، وUA بوحدة W/K. تحقق من المساحة المرجعية قبل مقارنة U. تخفض عوامل سوء التوزيع والاتساخ المجمعة في النماذج الحالية المساحة الفعالة/الناقلية لا التدفق الكتلي. تتطلب المعايرة مرجعاً مستقلاً مبرراً، لا مجرد إغلاق ميزان الطاقة.

يستدعي مبخر DX المزعنَف الفعلي h_tp_W_m2K، وهو نموذج مبسط شبيه Chen يستخدم التعزيز F والكبح S وحداً تقريبياً للغليان النووي يساوي 0.3 من الحد الحملي عند توفير خواص الطورين. توجد دالة Chen/Forster–Zuber كاملة في المكتبة، لكن هذا المحرك لا يستدعيها. يستخدم البخار المحمص دالة أحادية الطور مبنية على Gnielinski.

المبخر نموذج دائرة متوسطة وجريان متقاطع صرف وحدود متحركة؛ ترى كل منطقة مبرّد هواء الدخول على حصتها من الوجه. تُكامل القدرة الجافة/المبتلة وإنثالبي المبرّد معاً. تشير حرارة التبخر المدخلة إلى وصلة السحب؛ يقترن الفقد بحرارة الإشباع المحلية ويُعلّم التدفق الذي لا تستطيع الدوائر تمريره بأنه غير ممكن هيدروليكياً. ليس محاكاة صفية تفصيلية لتوزيع الدوائر.

في RATING تحدد كتلة تدفق المبرّد جودة البخار والتحميص/التبريد دون الإشباع المحققين. في SIZING يحدد الحمل وحالة الخروج المطلوبة التدفق، ثم تُقيّم الهندسة القائمة؛ لا يُضمن الهدف ولا تُجعل الهندسة كافية تلقائياً. يبحث محلل balance/TXV للمبخر عن تدفق يحقق التحميص دون إعادة معايرة المعاملات.

يستخدم المكثف المزعنَف Shah ‏(1979) للتكثيف لا Chen، ودوال Gnielinski للبخار والسائل. تقسم الحدود المتحركة مساحات إزالة التحميص والتكثيف والتبريد دون الإشباع. راجع OK وPARTIAL وNO_CONDENSE وNO_SUBCOOL والقيمة المحققة وtargetMet. الهدف هو الحرارة المطرودة بما يشمل قدرة الضاغط المضافة قبله، لا حمل تبريد المبخر. لا يحل النموذج خلط الصفوف أو الانزلاق الحراري أو اقتران الضغط/الحرارة.

يستخدم الاحتكاك المزعنَف Müller-Steinhagen–Heck: ‏ΔP_f = [ΔP_lo + 2(ΔP_go − ΔP_lo)x](1 − x)^(1/3) + ΔP_go x³. تحسب حالتا السائل وحده والغاز وحده بـDarcy–Weisbach وChurchill. تضاف انحناءات الرجوع وتغير الزخم المتجانس وتقديرات ملحقات الشبكة عند وجود مسارات هيدروليكية صريحة.

حد التسارع موقّع: ΔP_acc = G²(M_out − M_in). يزيد التبخر الفقد عادةً بينما قد يسترد التكثيف ضغط الزخم. يكامل المكثف الاحتكاك والانحناءات موزونين بجودة البخار ويقيد المجموع النهائي فقط بألا يكون سالباً، فلا يحول الاسترداد إلى احتكاك إضافي. يبقى الحل الحراري عند إشباع ثابت ويعرض انخفاض حرارة الإشباع الضمني من ΔP للتشخيص.

راجع تفصيل الفواقد وانخفاض الإشباع وتحذيرات السرعة والعلامات الهيدروليكية قبل قبول الحمل. لا تحل نماذج DX المزعنفة الرأس الثقالي أو شبكة التوزيع كاملةً. تقديرات الملحقات والمسار الحاكم لا تثبت تساوي التدفق في دوائر غير متساوية أو رجوع الزيت أو أداء الموزع أو فقد التركيب بأكمله.

تشترك CHW وHWC والمبردات الجافة في حل صفّي متقاطع معاكس: يعبر الهواء الصفوف تباعاً ويختلط بينها ويدخل السائل من صف خروج الهواء. يقسم كل صف على مسار السائل، وتبحث طريقة التصويب عن خروج يعيد إنتاج الدخول المحدد. تستخدم CHW تبريداً محلياً جافاً/مبتلاً؛ أما HWC والمبرد الجاف فتبادل محسوس جاف مع ثبات نسبة الرطوبة.

معامل السائل المشترك VDI/Gnielinski للجريان النامي، وليس Nu = 3.66 عند كل نقطة صفحية؛ يشمل تأثير طول المدخل، وصفحياً حتى Re = 2300، واستيفاءً حتى 10,000، وتعبيراً مضطرباً باحتكاك Konakov. دالة المبرّد الأحادية المنفصلة ذات انتقال مختلف. تستخدم الهيدروليكا Churchill/Darcy والانحناءات والمسارات/الملحقات المتاحة، ومع غياب شبكة صريحة يضاف تقدير الدخول والخروج القديم.

تستخدم CHW/HWC ملاءمات ماء/إيثيلين غليكول، ويتيح المبرد الجاف أيضاً بروبيلين غليكول. التركيز نسبة كتلية لا حجمية. تحد الملاءمات الماء إلى 0.01–100 °C وEG إلى 0–60%، مع حدود حرارة للمزيج؛ التقييد العددي لا يجيز التشغيل خارج المجال الفيزيائي. راجع نقطة التجمد وهامشها في نتائج المبرد الجاف.

يستلزم المبرد الجاف سائلاً أحر من الهواء المحيط الداخل ولا يوفر تبريداً تبخيرياً أو كامناً. يبحث محلله المتوازن عن تدفق لهدف حمل أو خروج ويُعلّم الأهداف غير القابلة للتحقيق. في CHW/HWC أُلغي تأثير approach_K ويُتجاهل؛ تُحل حالة السطح من شبكة المقاومات. يشمل طول الدائرة الأنابيب المتسلسلة، فلا تضربه مجدداً في passes القديم.

تستخدم الدالة الثنائية الحالية Domanski–Hermes مع تدرج احتكاك MSH عند توفر اللزوجتين، وتمزج نحو خسائر الطور الواحد قرب طرفي السائل والبخار. عند غيابهما تعود إلى تقدير K لمائع متجانس مكافئ. يحل ذلك محل نسبة Padilla وصيغة مضاعف الكثافة القديمة؛ لا توجد نسبة ثابتة مضمونة من فقد الأنبوب المستقيم.

فقد الانحناء الأحادي K N_bends ρv²/2. قيم K هي 1.5 عندما R/Di ≤ 1.5، ثم 1.0 حتى 2.5 و0.7 بعدها. هذه افتراضات نموذج لا بيانات معتمدة لكل وصلة. مصدر Domanski–Hermes يخص R-22/R-410A ونطاقات محدودة للهندسة والتدفق؛ تطبيقه على غيرهما استقراء هندسي.

عند توفر بيانات مشتقة من الدوائر تُستخدم أطوال المسارات وأعداد الانحناءات بدلاً من قسمة الأنابيب الكلية على العدد الاسمي للدوائر فقط. تولد المسارات غير المتساوية تحذيرات وتقديرات للمسار الحاكم؛ يبقى النموذج الحراري متوسط الدائرة. افحص كل نظام ومساراته بعد تغيير الدوائر أو الأنابيب أو الموصلات.

يتكثف البخار داخل الأنابيب المزعنفة. يأخذ التنفيذ الأكبر بين Chato للفيلم الطبقي وShah المتوسط على الجودة ويكرر فرق حرارة الفيلم لكل صف؛ لا يستخدم ثابت Nusselt الخارجي القديم ولا تبديلاً حاداً بحسب Reynolds. الفعالية ε = 1 − exp(−UA_row/C_air). تقترن MSH والانحناءات والزخم بضغط إشباع فعال يقارب ضغط الدخول ناقص نصف الفقد.

ضغط البخار المدخل قياسي kPa نسبةً إلى الضغط الجوي المحلي المدخل. جدول الإشباع المشترك مولد من CoolProp 7.2.0، ‏HEOS/IAPWS-95، بين 20–2000 kPa مطلق مع استيفاء خطي بالضغط. يتطلب المحرك ضغط دخول مطلقاً أكبر من 20 وحتى 2000 kPa؛ ليس هذا مجال ضغط قياسي ولا نموذج متعدد حدود IF97.

الاستهلاك ṁ = Q/(h_fg + cp_liquid ΔT_sub) مع تحويل SI متسق. الدخول بخار مشبع جاف، وتدخل حرارة تبريد المكثفات دون الإشباع دون فصل مساحتها. الغازات غير القابلة للتكثف والاتساخ عوامل خفض مجمعة، لا نموذج مصيدة وتصريف تفصيلي. يختار SIZING أصغر عدد ممكن من صف إلى أربعة؛ إن لم يحقق أي منها الحمل والضغط تبقى targetMet خاطئة. افحص التقارب وpressureDropLimited وإرشاد انخفاض الإشباع 2 K.

يجمع تقييم السائل/السائل Bell–Delaware للغلاف وعلاقات الأنابيب وحلاً متسقاً ε–NTU للحمل والخروجين وعامل تصحيح LMTD المستخرج F. الأساس غلاف E؛ مرور أنبوبي واحد يستخدم جرياناً معاكساً مثالياً وتُقرب الأغلفة الأخرى بمرور E واحد مع تحذير. انخفاض F أو خلل الهندسة أو زيادة الفقد يستلزم مراجعة.

يستخدم التبخير المغمور Cooper للغليان الحوضي في الغلاف. الفرع DX الفعلي يستخدم Gungor–Winterton في الأنابيب رغم وجود دوال Chen. هبوط ضغط مبرّد DX تقدير احتكاك Lockhart–Martinelli فقط، دون تسارع أو انحناءات أو موزع أو فوهات. يفترض إشغال دوائر متساوياً ينبغي مطابقته مع المسار الميكانيكي.

المكثف تقييم UA مكافئ ثابت الحرارة عند الإشباع مع فيلم Nusselt/Kern في الغلاف وتكرار مقاومة الجدار، دون توزيع مساحات إزالة التحميص والتبريد دون الإشباع. الحمل المطلوب وخروج سائل التبريد هدفا مقارنة لا نتيجتان مفروضتان. لا يُنمذج ΔP الغلاف في المكثف: 0 kPa قيمة مؤقتة، وpressureDropOK_shell خاطئة، ولا يُعتمد التحجيم مقابل حد هبوط الغلاف.

للوحدة قاعدة إشباع خاصة تشير تعليقات الكود فيها إلى جداول ASHRAE/REFPROP، باستيفاء خطي وحدود طرفية؛ لا يشملها بيان CoolProp للملفات المزعنفة ولا يتوفر لها بيان توليد مشترك قابل للتتبع. مرشحو التحجيم والفحوص الميكانيكية مساعدات تصميم وليست اعتماد ASME/TEMA أو موافقة وعاء ضغط أو تصريح تصنيع. الوصول إلى الوحدة ذو استحقاق مستقل.

يسجل بيان الملفات المزعنفة CoolProp 7.2.0 وHEOS ومراجعة git ‏98b3523d5daa98454618d381d2ae53f7471d216b. الإصدار مختلط: التاريخ العام 2026-10-14 وتواريخ الملفات 2026-08-30 أو 2026-10-14 وخطوة درجة أو درجتين، مع حدود الحرارة وعدد الصفوف وSHA-256 لكل ملف. هي جداول مضمنة لا طلبات API حية لـCoolProp/REFPROP ولا ملاءمات متعددة حدود REFPROP.

الموائع الستة عشر المحملة هي R32 وR410A وR134a وR22 وR290 وR1234yf وR404A وR507A وR407C وR1234ze(E) وR717 وR744 وR600a وR1270 وR123 وR245fa. لكل منها نطاقه؛ تتوقف بيانات إشباع R744 عند 28 °C ولا توفر مبرد غاز فوق حرج. وجود المائع لا يثبت صلاحية كل تشغيل أو توافق المواد.

يكون استيفاء الإشباع تكعيبياً مع أربع نقاط وخطياً قرب الحدود، وتقيد الدالة العامة الطلبات بالأطراف. ترفض محركات DX الفعلية الإشباع خارج الجدول أو عند/فوق الحرارة الحرجة. تستوفي شبكات الطور المتاحة في حرارة الإشباع وإزاحة التحميص/التبريد دون الإشباع. يبلغ المكثف coolprop_grid أو constant_cp_fallback، ويمد الميل الإنثالبي الأخير خارج إزاحة الشبكة مع تنبيه.

قد توجد حقول فقاع/ندى للخلائط، لكن نماذج DX المزعنفة لا تحل الانزلاق الحراري عبر الدائرة. مصدر البيانات لا يحدد عدم اليقين التجريبي للمبادل الكامل. لجدولي البخار وShell & Tube مصادر منفصلة كما سبق؛ لا تعمم بيان الملفات على كل الوحدات.

يقيس ميزان الطاقة الاتساق العددي للأحمال المتبادلة. تحفظ حلول عديدة الطاقة بطبيعة بنائها؛ لذلك لا يثبت 0.00% دقة تجريبية أو هندسة صحيحة أو بلوغ هدف أو ضغطاً مقبولاً. اختبارات التكافؤ والانحدار الداخلية فحوص برمجية وليست تحقق مختبر مستقل أو تصنيفاً معتمداً.

تحذيرات السرعة وكثافة الزعانف وReynolds والبلل وعدم توازن الدوائر تشخيصات هندسية لا حدود كود عالمية. قد يتقارب الحل دون تحقيق الخروج المطلوب؛ اقرأ targetMet وحالة الوحدة منفصلين. عودة قيمة حمل بعد فشل البحث لا تجعل الاختيار صالحاً.

المحركات الحرارية نفسها عبر الخطط. لا يشمل Free حفظ المشاريع أو التصدير؛ يضيف Professional التقارير والمشاهد العامة البسيطة؛ ويضيف Enterprise العرض العام ثلاثي الأبعاد والدُفعات وREST؛ أما تفاصيل/ملفات التصنيع وMCP فحصرية لـManufacturer الذي يملك REST أيضاً. استحقاق Shell & Tube مستقل، وفصول التقارير تحتاج بيانات فعلية. الخطة الأعلى لا تعتمد النتيجة ولا تحسن دقة العلاقات.

1. تحقق من الوحدات والضغط المحلي والأنابيب الفعلية والأبعاد المزعنفة والمائع والكسر الكتلي للغليكول، ثم درجات الدخول وفرق الحرارة المحرك.
2. شغّل RATING للهندسة والتدفقات الفعلية أو البحث المستهدف المتاح فعلاً للوحدة. قارن الحمل والخروج المحققين بالهدف لا بقيمة المدخل وحدها.
3. اقرأ التقارب وtargetMet والطور والكسر المبتل وانخفاض الإشباع وهامش التجمد وكل الملاحظات. عالج تجاوز الخواص أو الاستحالة الهيدروليكية قبل المعايرة.
4. افحص ميزانيات ضغط المروحة والمضخة والمبرّد والدوائر؛ قارن ببيانات مصنع أو قياس مستقل عند شروط مطابقة. سجّل الافتراضات والمحرك ومصدر الخواص.
5. اطلب مراجعة هندسية مؤهلة لاحتواء الضغط والمواد والتصريف ورجوع الزيت والسلامة والتشريعات قبل التصنيع أو التركيب.

• مركز التوثيق

تحدد المراجع التالية عائلات الطرائق المستخدمة أعلاه والمذكورة في المصدر الحالي. تظل التبسيطات والمضاعفات التجريبية والحدود سارية؛ القائمة لا تثبت إعادة إنتاج كل منشور كاملاً ولا تحققاً تجريبياً مستقلاً.

• Wang, C.C., Chi, K.Y., Chang, C.J. (2000). Heat transfer and friction characteristics of plain fin-and-tube heat exchangers, part II: Correlation. International Journal of Heat and Mass Transfer 43, 2693–2700.
• Kays, W.M., London, A.L. (1984). Compact Heat Exchangers. 3rd edition, McGraw-Hill. Schmidt, T.E. (1949). Heat transfer calculations for extended surfaces. Refrigerating Engineering 57, 351–357.
• Chen, J.C. (1966). Correlation for boiling heat transfer to saturated fluids in convective flow. Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development 5, 322–329. Shah, M.M. (1979). A general correlation for heat transfer during film condensation inside pipes. International Journal of Heat and Mass Transfer 22, 547–556.
• Müller-Steinhagen, H., Heck, K. (1986). A simple friction pressure drop correlation for two-phase flow in pipes. Chemical Engineering and Processing 20, 297–308. Churchill, S.W. (1977). Friction-factor equation spans all fluid-flow regimes. Chemical Engineering 84, 91–92.
• Domanski, P.A., Hermes, C.J.L. (2008). An improved correlation for two-phase pressure drop of R-22 and R-410A in 180° return bends. Applied Thermal Engineering 28, 793–800. Chato, J.C. (1962). Laminar condensation inside horizontal and inclined tubes. ASHRAE Journal 4(2), 52–60.
• Gnielinski, V. (1976). New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow. International Chemical Engineering 16, 359–368. VDI Heat Atlas, G1: single-phase heat transfer in tubes.
• ASHRAE Handbook—Fundamentals (2017): psychrometrics and secondary-coolant properties. Melinder, Å. (2007). Thermophysical Properties of Aqueous Solutions Used as Secondary Working Fluids. KTH.
• Hewitt, G.F., Shires, G.L., Bott, T.R. (1994). Process Heat Transfer. Serth, R.W. (2007). Process Heat Transfer: Principles and Applications. Cooper (1984), pool boiling; Gungor–Winterton (1986), flow boiling; Nusselt, horizontal-tube film condensation: implemented Shell & Tube method families.