换热器计算器
冷冻水盘管:输入、性能与诊断
使用当前 CHW 计算器评估已定义的盘管,理解干湿工况,并与实际设计负荷比较。
修订日期
1. 当前计算器的用途
打开 /chw,定义入口空气、水流量、进水温度、盘管几何和回路。点击计算后评估该配置并打开结果。回水温度、出口空气状态、换热量和压降均为计算输出。
当前 CHW 表单和输入架构没有 RATING/SIZING 切换、目标换热量输入或自动搜索排数、宽度、每排管数的功能。要满足所需负荷,应修改已定义的配置并重新计算;目标是工程比较依据,而非求解器输入。
v6 采用逆向交叉流逐排计算:空气依次穿过各排,水从空气出口侧的一排进入。模型求解干湿表面状态和翅片效率。这是性能估算,不是实验室认证或制造放行。
- 先在设置中确认单位,再输入真实运行点;示例数值不是设计要求。
- 选择管型排列和材料,设置每排管数、宽度、排数、翅片密度和回路数。
- 检查回路,计算后综合阅读换热量、出口湿度、压降、收敛状态及备注。
- 修改输入或路径后重新计算。旧结果不适用于已改变的 SI 输入签名。
2. 空气输入与单位
输入空气体积流量、入口干球温度、相对湿度和安装海拔。当前页面输入 RH,而不是湿球温度。RH 输入范围为 0–100%,求解器接收 0–1 的比例。海拔换算为大气压力,影响湿空气计算和密度。
单位控件遵循全局偏好。逐项读取单位:m³/h 与 m³/s 不同,温差也不是绝对温度。内部使用 m³/s、°C 和 Pa。信息栏显示大气压力和绝对湿度。
- 采用盘管入口处的空气状态;上游混风或热增益应已体现在该状态中。
- 空气流量必须为正,进水温度必须低于入口空气温度。
- 相同流量下,实际迎风面越小,迎面风速越高。需检查排水、带水、噪声和风机要求;计算器不会选型风机或接水盘。
3. 水流量与乙二醇
选择 Mass Flow 或 Volumetric Flow,并填写当前有效字段。根据单位偏好,质量流量可显示为 kg/h 或 kg/s,体积流量可显示为 m³/h 或 L/s。两种方式都向求解器提供正的 kg/s 质量流量。切换选项并不保证两个单独保存的数值等效,请检查新启用的字段。
体积输入按质量流量 = 体积流量 × 密度换算。共享水力尺寸函数在计算前,按输入的进水温度和乙二醇浓度求密度。这一设计状态换算也用于管网/集管尺寸上下文,不是按出口密度或已求解平均温度换算。
浓度为乙二醇质量百分比 0–60%;0% 表示水。CHW 没有丙二醇选择器。不要输入体积百分比,也不要假设固定的能力折减。局部关联式改变密度、比热、黏度和导热率,进而影响换热与压降。
仅输入进水温度。回水温度和水温差是输出,不能同时指定进出口温度。物性程序将纯水温度限制到 0.01–100°C、乙二醇混合液温度限制到 −30–100°C,浓度限制到 0–60%。数值限幅不代表允许冻结、沸腾或在整个范围内运行。需另外核对供应商数据与防冻裕量。
4. 几何与水力路径
管型排列提供外径、壁厚、横向和纵向管距。从实际列表选择管材与翅片材料。输入实际每排管数、翅片段宽度、排数、翅片密度和类型(plain、wavy、louver 或 slit)。翅片高度 = 每排管数 × 横向管距;外壳或集管余量不能计作额外换热管。
当前表单显示每排 1–100 根管、1–12 排、1–50 个回路和 1–8 个流程。这些控件范围不保证可制造性。即使控件显示翅片间距,内部仍以 FPI 保存密度。保存的输入也含翅片厚度与自由面积比,但标准 CHW 表单未提供单独编辑这两项的控件。
计算前检查路径。规范盘管网络无效时,计算会被阻止并转到回路视图。网络有效时,会将网络导出的水力路径传给计算。水压降包括控制路径的管段、回弯和已表示的网络附件,不是整个已安装泵循环的压降。
旧版流程数字段仍可见,但 v6 不会再次用它乘回路长度。路径由串联管数和所提供的布管决定。增加并联回路可能降低管内流速及压降,也可能降低水侧换热;必须重新计算能力。
5. 校准与模型边界
折叠的校准区提供换热倍率 C_air、C_w,以及 f_fouling、f_maldistribution。后两者是无量纲有效面积因子,不是 m²·K/W 污垢热阻。v6 将其限制为 0.5–1,折减有效面积而不减少水的质量流量。应使用有依据的校准数据,不应为了达到目标而任意调整。
approach_K 为兼容旧项目而保留,但已从表单移除,v6 会忽略它。表面温度由热阻网络求解,修改旧值无法指定出口空气逼近温差。
空气侧使用平翅片关联式,对非平翅片采用经验增强系数,并非对每种翅片轮廓分别验证的关联式。水侧包括层流、过渡与湍流换热处理。这里的乙二醇物性采用本地关联式;此 CHW 路径不请求在线 CoolProp 或 REFPROP 服务。
6. 理解干湿工况与结果
总换热量 = 显热量 + 潜热量。SHR = 显热量 / 总换热量;仪表板以百分比显示,求解器则使用 0–1 比例。干工况的含湿量不变、无冷凝水且 SHR 为 1。湿盘管可能仅部分表面凝结,备注给出湿面积比例、潜热负荷与冷凝水量。
凝结取决于求解表面与空气露点的关系,不是手动选择的模式。应结合出口温度、RH 与露点阅读结果。仅有较高出口 RH 不能说明除湿充分。若混合出口空气轻微过饱和,求解器会备注雾并将报告 RH 限为 100%;这不是详细的雾或液滴输运模型。
结果包括回水温度和温差、空气和水压降、迎面风速、换热系数、总传热系数 U、翅片效率、能量残差与收敛/流态标识。显示遵循单位偏好。内部能力为 W、冷凝水为 kg/s、空气压降为 Pa、水压降为 kPa;备注可能明确使用 kW 或 kg/h。请勿混用单位比较。
湿空气压降是在干估算值上按湿面积比例增加 30% 裕量;备注说明干值和湿比例。压降及冷凝水均为设计估算,需另行检查风机、水泵和排水裕量。
7. 向所需负荷迭代
oversized 备注表示计算出口空气接近进水温度,符合求解器的对应判据。它不表示最优盘管、保证的余量或自动选型建议。
- 在计算器之外确定总负荷与显热负荷、出口湿度要求、允许压降和可用水工况。
- 在这些入口条件下计算候选几何。综合比较总换热量与 SHR:满足总负荷不一定满足除湿或送风温度。
- 空气风速或压降过大时,检查迎风面、排数和翅片密度;水流速或压降过大时,检查回路数、流量和管型。一次调整一个设计假设并重新计算。
- 将新回水温度及水温差与实际冷源系统核对。不要把所需回水温度当作已有 CHW 输入。
- 保留已核验方案的准确输入和警告。应用回路建议后,重新检查路径与性能;图形改变本身不生成新的热力结果。
8. 诊断与纠正检查
同时阅读决策仪表板和引擎备注;两者使用不同警告规则。警告是复核提示,不是通用验收限值。下表是当前引擎备注的 SI 触发条件。
- 编辑后结果消失时,应重新计算:过期结果会主动失效。
- 检查实际系统的风机与水泵。盘管水力估算不能认证抗冲蚀、完整系统压降或承压完整性。
| 触发条件 | 检查内容 |
|---|---|
| 水流速 >3.0 或 <0.3 m/s;Reynolds <4000 | 检查有效流量单位、乙二醇、管径及回路数。低流速和高黏度可能降低水侧换热。 |
| 空气压降 >250 Pa;水温差 <1 K | 核对风机能力与冷源流量策略;增加水量不一定解决负荷不足。 |
| 迎面风速 >3.5 或 <1.0 m/s | 检查体积风量和实际迎风面,复核带水或较弱换热。 |
| FPI >16 或 <8;排数 >8;高度方向少于 3 根管 | 复核排水、空气阻力和几何适用性,不套用通用优选范围。 |
| 未收敛或混合出口过饱和 | 检查工况和输入单位,不要在警告未解决时放行设计。 |
| 无效回路或回路数 | 修正网络;回路数须在 1 与实际总管数之间。 |
9. 方案权限、报告与交付
Free 使用相同 CHW 引擎,受当前使用额度限制,不含保存或导出。Professional 增加项目保存、性能/数据导出和简单整体 2D 视图。Enterprise 增加整体 3D、批量计算和 REST。所有制造细节、生产文件及 MCP 均要求 Manufacturer;REST 对 Enterprise 与 Manufacturer 开放。
按权限使用计算、结果、2D 图纸、3D、生产、报告、文件和成本区域。Professional 的 Full Report 包含性能和简单尺寸;Enterprise 在有实际 BOM 数据时增加盘管成本;Manufacturer 可加入已有的总成、回路、集管、成本和制造章节。数据缺失或几何不支持会明确报告,不会编造。PDF 不会将 STEP/DXF 作为制造 CAD 嵌入。
交付前重新计算当前输入,复核警告、报告语言、单位和公司标识/徽标。成本依据输入价格或明确标注的默认价格估算,不是供应商报价。尺寸视图不核验设计压力、连接工艺、材料合规或制造放行。
