换热器计算器
DryCooler:水与乙二醇/丙二醇回路散热
使用当前的 Flat 和 VShape 计算,设置空气与液体工况,理解环境逼近温差、压降,以及风机和制造输出的适用边界。
修订日期
1. 当前计算的用途
DryCooler 评估翅片管盘管将热水或水/乙二醇、丙二醇混合液的热量排向入口环境空气的性能。可选布置为 Flat(单盘管组)和 VShape(两个相同盘管组并联)。这是干式显热散热:当前引擎输出的潜热量为零,不发生冷凝,并非湿式、蒸发式或绝热冷却模式。
计算器进行固定几何的性能校核:几何、入口条件和流量决定散热量及实际液体出口温度。虽然表单有液体出口温度字段,但当前计算路由不会用它强制达到目标,也不会自动调整盘管尺寸。界面没有开放选型/校核模式切换。请将计算出口温度与要求比较,再自行调整输入。
2. 实用计算步骤
- 打开 /dry-cooler,输入数据前检查全局单位设置。选择 Flat 或 VShape;VShape 需输入两盘管组之间的内夹角。
- 输入设计环境干球温度、相对湿度和安装海拔。选择空气迎面风速或体积流量,并填写当前启用的数值。
- 选择 Pure Water、Ethylene Glycol (EG) 或 Propylene Glycol (PG)。对于混合液,输入质量浓度、热液入口温度,以及质量流量或体积流量。
- 设置管型、材料、每排管数、宽度、排数及翅片密度/类型。核对计算出的翅片高度和迎风面积。设置回路数,并在可用时检查实际回路布置。
- 填写有依据的校准和污垢参数,计算后阅读结果及全部说明。综合检查实际出口温度、散热量、压降、液体流速、流态、收敛情况和冰点裕量。
- 每次只改变一个设计变量并重新计算。修改输入后,不再匹配的结果会失效;不得将旧结果用于已改变的几何或流量。仅在获得当前计算结果后,按套餐权限保存或导出。
3. 空气输入、单位与环境逼近温差
环境逼近温差等于计算液体出口温度减去入口空气干球温度。它是温差,应使用 K 或所选温差单位,不能按绝对温度换算。逼近温差越小,增加面积的收益可能越低;在盘管不变时,较小的逼近温差并不保证更大散热量。
请针对要求采用相关的最不利进风工况,其他环境条件应分别重算。计算器不模拟现场热风回流、气象时序或控制逻辑。旧校准参数 approach_K 在 v2 引擎中已弃用并被忽略,不是出口温度控制参数。
| 输入 | 含义与单位 |
|---|---|
| 干球温度 | 盘管实际进风温度;若热风回流使进风升温,不应直接用气象站温度。使用所选温度单位,例如 °C 或 °F。 |
| 相对湿度 | 界面输入 0–100%;求解器接收 0–1 的比例。湿度用于空气物性,不代表蒸发冷却。 |
| 海拔 | 安装高度,按所选单位输入,例如 m。程序据此计算大气压力和空气密度;请求结构要求海拔非负。 |
| 空气流量输入方式 | 选择 Face Velocity(例如 m/s)或 Volumetric Flow(例如 m³/h)。只发送所选项作为空气流量条件。 |
4. 液体流量、混合液与防冻
支持的液体为纯水、EG/水和 PG/水混合液。二醇浓度为质量百分比,不是体积百分比。界面混合液字段显示 5–60% 限值;请求结构接受 0–60%。请使用供应商针对实际应用认可的浓度;油、切削液或任意工艺液体均不可选择。
选择质量流量(例如 kg/h)或体积流量(例如 L/s、m³/h),不要将两者作为独立负荷同时使用。热力求解器按所选液体入口密度换算体积流量,并使用随温度和浓度变化的液体物性。热液入口温度用于性能校核;输入的出口温度不是保证值。
改变二醇类型或浓度会改变比热、黏度、导热系数、密度、换热和水力损失。应重新计算,不能使用固定的容量折减或压降增幅。报告的冰点及出口裕量仅供初步筛查,不构成停机、滞流或户外防冻设计。请独立核实供应商数据及所有运行状态。
5. 几何、回路与校准
管型决定管径、壁厚和管间距。每排管数与横向管距决定翅片高度 N × Pt;宽度为有效管长。排数指沿深度方向的管排。翅片密度以 FPI(片/英寸)存储,即使控件显示其他支持的形式。实际管数决定热交换面积;不能增加壳体余量来虚增换热面积。
回路数决定液体并联流路,从而影响管内速度、换热与压降。当前网络有效时会提供实际路径信息。无效回路配置会阻止计算并提示检查回路。passes 字段不会再次乘入路径长度:引擎按每回路管数 × 管长确定路径。
C_air 和 C_fluid 调整换热系数,只能在有合理校准依据时使用。空气侧和液体侧显式污垢热阻采用面积基准单位,例如 m²·K/W。流量分配不均与旧集中污垢系数通过减少有效换热面积进行折减,同时保持液体流量守恒。不要只为达到目标出口温度而调参。
可选择 Plain、Wavy、Louver 和 Slit,但非平翅片空气侧换热采用平翅片 Wang–Chi 关联式乘以经验强化系数,并非针对每一种翅片结构单独验证的关联式。
6. VShape:单组值与总值
VShape 精确表示两个相同盘管组,各组采用输入的几何,液体并联等分。允许的内夹角为 30–90°。这不是任意多组、不等盘管或串联系统的通用模型。
空气选择 Volumetric Flow 时,输入两组的总风量,每组得到一半。选择 Face Velocity 时,输入垂直于各组表面的速度;当前引擎不会再乘以 cos(夹角/2) 而丢弃部分空气流量。界面的余弦提示不是要求手工折减风速。液体流量同样是总成流量,并平均分至两组。
总散热量、迎风面积、内外表面积及管数均合计两组。出口状态与液体压降对应一条并联支路,不加倍。空气压降为一个盘管组的损失加 V 形入口转向/汇流附加损失,不是两个盘管串联压降。VShape 结果会区分单盘管数值与空气总压降。
随夹角变化的空气分布修正会折减有效面积;这是工程经验假设,未通过 ExCoil 试验数据验证。总成高度和深度为翅片包的几何投影。重量为近似值,假设铜管、铝翅片以及简化钢壳/支架余量;不是根据所选材料认证的吊装重量,也不是完整安装占地尺寸。
7. 读取结果与排查问题
- 容量是从液体移除并以显热传给空气的热量。请结合液体计算出口温度和 ΔT,检查空气出口、有效度、LMTD、UA/换热系数、空气及液体 ΔP、流速。显示单位遵循偏好;内部输出包括 W、Pa,液体 ΔP 为 kPa。
- 能量平衡残差低表示计算换热的数值一致性,不是物理精度的独立证据,也不是实验室验证。即使仪表板指标为绿色,也必须阅读收敛标志及所有说明。
- 容量不足时,先核对实际进风、液体类型/浓度、流量单位、启用的空气输入与实际几何。改变面积、风量或回路时,同时比较两侧压降;仅填写目标出口温度不会改变校核结果。
- 液体低速、层流或过渡流可能降低换热或增加不确定性。流速过高可能增加冲蚀与压降风险。改变回路数或流量前应检查引擎具体警告,并复核完整水力设计。
- 未收敛结果、防冻警告或无效拓扑不能作为设计放行条件。修正输入后重算;结果为空时需要计算,不能导出旧数据。
8. 风机功率与系统边界
本计算器接收指定风量或迎面风速,并报告空气侧压降。它不进行风机选型、不求解风机曲线工作点、不接收风机/电机效率,也不计算经过验证的风机电功率。当前 DryCooler 表单没有开放风机数量、转速控制或声学选型模式。
另行评估风机时,空气功率等于风量 × 压升,需使用一致单位;电输入还取决于实际风机、电机及驱动效率。应采用完整系统阻力,而非仅盘管 ΔP。VShape 应区分总成总风量与各组风量,并采用包含汇流损失的空气总压降。不要将两个并联盘管损失按串联相加。
防护网、百叶、风管、静压箱、机外静压、安装影响及脏污状态阻力应按实际需要单独评估。液体 ΔP 同样不是完整泵和管路系统选型。热力结果不提供年能耗、声学评级、风机保证或结构/压力规范认证。
9. 套餐、报告与工程交付
Free 使用相同 DryCooler 引擎,受适用使用限额约束,但不包括保存或导出。Professional 增加项目保存、性能报告/数据导出和简单通用二维视图。Enterprise 增加通用三维与批量工具。详细制造图、生产工具及 DXF、STL、STEP 等制造 CAD 文件仅限 Manufacturer;通用可视化不等于制造放行。
Full Report 章节取决于套餐和实际可用计算数据:Professional 有性能和简单尺寸;Enterprise 在有真实 BOM 数据时还可包含成本;Manufacturer 在数据具备时可包含装配、回路、集管、成本和制造章节。缺失章节不会自动生成。成本是估算,不是报价;CAD 文件为独立交付物,不是嵌入 PDF 的 STEP/DXF 模型。
REST 适用于 Enterprise 和 Manufacturer;MCP 仅限 Manufacturer,且与 REST 分开。请查阅集成文档确认支持的计算和认证方式,不要假设每个集成都提供全部 DryCooler 工作流程。
