换热器计算器
DX 直接膨胀蒸发器计算器
设置真实工况,区分 Rating、Sizing 和 TXV,检查湿空气性能、制冷剂压降及 Manufacturer 分液器文档。
修订日期
1. 准备计算工况
本计算器评估管内制冷剂、管外空气的翅片管直接膨胀蒸发器。当前采用压力耦合的平均回路交叉流移动边界模型,包含蒸发区与过热区,并非旧版所述的逐段推进模型。计算对象是已指定的盘管;Sizing 不会自动选择排数或完成盘管制造设计。
- 在“计算”中选择制冷剂与模式,根据一致的制冷系统工况输入蒸发温度、入口干度及目标过热度。
- 输入空气流量、入口干球温度、相对湿度和安装海拔,再选择管型、迎风面宽度、每排管数、排数、翅片及材料。
- 计算前检查规范化回路网络及各制冷系统,修正无效几何,不能仅凭图形判断有效性。
- 计算后先检查“结果”、警告及目标达成情况,再使用二维图、三维、生产、报告、文件或成本。可用视图与导出受套餐限制。
2. Rating、Sizing 与 TXV 的用途不同
在 TXV 中,Design capacity (distributor / suction header sizing) 仅用于分液器及吸气集管尺寸计算,不是热工能力设定值。该装配设计能力应不低于计算能力,计算后需重新检查尺寸。TXV 是工作点求解,不是阀门动态仿真或商业阀门选型。
Sizing 使用剩余潜热焓升与蒸气过热焓升,不自动附加安全系数。必须将实际能力及实际过热度同时与目标比较,不能把输入的目标能力当作保证结果。
| 模式 | 必需输入 | 结果含义 |
|---|---|---|
| Rating (Given Flow) | 正的制冷剂质量流量、入口状态及几何。 | 计算能力、出口干度与实际过热度。目标过热度仅用于诊断,不是强制出口条件。 |
| Sizing (Given Capacity) | 正的目标能力、入口干度、目标过热度及指定盘管。 | 由目标能力除以设计焓升确定流量,然后评估盘管。能力或过热度仍可能不足,不会自动调整几何。 |
| TXV (Flow for Requested Superheat) | 目标过热度、入口状态及几何。 | 搜索达到出口目标过热度所需的制冷剂流量。能力是计算结果,无法达到目标时会提示。 |
3. 空气输入、单位及除湿
当前表单输入干球温度和相对湿度,而非湿球温度。海拔用于确定大气压力,表单也显示压力和含湿量。应使用盘管入口状态,而非房间设定值或风机自由送风额定流量。
单位随所选偏好变化;下表是常见公制显示,不表示仅支持这些单位。湿表面通过凝结水去除湿气;干盘管不除湿。除出口干球温度外,还应结合出口湿度、潜热能力和凝结水流量判断性能。
| 输入 | 常见公制显示 | 检查要点 |
|---|---|---|
| 空气流量 | m³/h | 是体积流量,不是迎面风速;内部使用 m³/s。 |
| 入口干球温度 / 相对湿度 | °C / % | 相对湿度为 0–100%,内部为 0–1。 |
| 海拔 / 大气压力 | m / Pa | 海拔影响空气密度及湿空气状态。 |
| 几何 / 能力 / 制冷剂流量 | mm / kW / kg/h | 检查当前单位选择;内部为 m / W / kg/s。 |
| 过热度 | K | 表示温差,不是绝对温度。 |
4. 制冷剂状态与 CoolProp 范围
从当前列表选择工质,查看“流体数据”的来源、版本、有效饱和温度范围、临界点与限制。当前数据集由 CoolProp 7.2.0 / HEOS 离线生成,运行时通过 TypeScript 插值,并非实时 CoolProp 服务或任意混合物求解。清单包含 R32、R410A、R134a、R22、R290、R1234yf、R404A、R507A、R407C、R1234ze(E)、R717、R744、R600a、R1270、R123 和 R245fa。
蒸发温度指盘管吸气接口处的饱和温度。压力损失与热工计算耦合,因此管入口的饱和温度可能更高。输入干度 x_in 以吸气饱和状态为参考确定入口焓,计算出的管入口局部干度可能不同。干度是蒸气质量分数,不是相对湿度,必须满足 0 ≤ x_in < 1;应输入真实节流后状态,而非随意采用默认值。
Rating 要求正质量流量,Sizing 要求正目标能力。所有模式要求过热度非负、蒸发温度处于受支持的亚临界表格范围。超范围物性预览可能显示边界钳制值与警告,这并不使该温度成为蒸发器求解器的有效输入。
- 混合工质沿用以泡点压力为基准的表格约定;泡点与露点压力不同时会显示两者。不能据此假定包含完整温度滑移模型。
- R744 饱和数据仅适用于亚临界,目前为 −50 至 28 °C;本计算器不是跨临界气体冷却器模型。
- 十月重新生成的六组数据包含过热/过冷网格;其他目录项会披露回退模型限制。DX 仍采用所述的基于饱和物性的过热处理,不是无限制真实流体状态求解器。
- R32 有重建的输运物性数值,已记录在数据诊断中,尤其在低温边界应检查溯源和警告。支持某工质不代表批准材料兼容性、充注量限制或制冷剂安全性。
5. 几何、回路及多个系统
选择实际管型:外径、壁厚、横向和纵向管距应代表目标盘管。内径必须为正,管距必须大于外径;排数、每排管数和回路数必须为正整数,回路数不能超过可用管数。翅片密度使用 FPI,翅片厚度及材料导热系数影响换热与压降。
明确每排管数时,有效热工高度等于每排管数 × 横向管距。外壳边距不属于额外翅片换热面积。迎面风速等于体积流量除以有效迎风面积,不应通过把外壳尺寸当作有效盘管尺寸来提高计算能力。
规范化回路网络提供回路长度、回弯、跨接及可用附件流路供压降计算。应检查不等长回路和分配警告。S1、S2 等制冷系统分别保留回路归属及装配设置,编辑连接或分液器前应选择对应系统。这不是完整的多压缩机制冷循环仿真。
- 压降过大时,应综合检查回路数量与长度、管内径、制冷剂流量及附件尺寸,仅修改图形不能解决水力问题。
- C_air、C_tp、C_sh 的标定需要独立测量或参考工况。分配不均系数取 (0,1],降低有效面积而非制冷剂质量流量,不能用于掩盖无效输入或未达目标。
6. 结合能力、SHR 与制冷剂结果判断
模型通过构造保证空气和制冷剂间能量守恒。四舍五入为 0.00% 的平衡误差仅是自洽诊断,不是实验室验证。接受工况前应检查 targetMet、水力可行性、出口相态及所有说明。区域比例表示模型中的蒸发、过热与湿运行面积,并非实测分配图。
| 结果 | 实际解读 |
|---|---|
| 总 / 显热 / 潜热能力 | 总能力 = 显热 + 潜热。显热降低空气温度,潜热对应除湿。 |
| SHR / 凝结水 / 湿表面比例 | SHR = 显热 ÷ 总能力,应结合凝结水流量与模型湿表面比例评价除湿。 |
| 出口空气 | 检查干球温度、相对湿度、含湿量及露点。并非所有出口都强制饱和;混合气流可能出现雾警告。 |
| 制冷剂出口 | 比较实际与目标过热度,查看相态和 x_out。两相出口表示液体回流风险,即使能力看似合格。 |
| 压力分布 | 检查管入口与吸气饱和温度、饱和温降、各回路质量通量及空气/制冷剂 ΔP。 |
| 目标 / 收敛 / 能量平衡 | 数值闭合不等于目标达成、水力可行或独立物理准确性验证。 |
7. 处理警告并遵守模型限制
平均回路交叉流模型使用 Chen 蒸发换热、Gnielinski 过热换热以及干湿表面的焓势方法。它不逐管解析局部分配,也不模拟干度接近 1 时的干涸。标定系数不会为强制能量闭合而自动调整。计算压降并非对整个制冷系统、回油、压缩机或膨胀装置的完整核验。
- 两相出口或实际过热度不足:检查入口状态,降低给定制冷剂流量或调整盘管几何,不要把实际过热度替换为目标值。
- Sizing 未达目标:比较实际能力与缺口,调整盘管或工况后重算。TXV 无法达到目标:检查空气与制冷剂温差及水力容量。
- 水力不可行或饱和温降过大:检查流量、回路数量/长度和内径。当前 3 K 温降警告是设计参考,不是通用物理或法规上限。
- 物性超范围:选择表格范围内的工况,显示边界钳制物性不会扩展求解范围。
- 几何无效:检查外径与两倍壁厚关系、管距、管数及规范化网络有效性。生成定制分液器 CAD 前应修正缺失或无效尺寸。
- 结霜警告:模型表面温度低于零不代表启动结霜增长或除霜模型。凝结水结果也不认证排水或液滴夹带。
8. Manufacturer:DX 分液器与精确分液管
DX 分液器仅适用于 DX 蒸发器,并要求 Manufacturer。先选择制冷系统,S1/S2 分别编辑。“分液器位置”支持沿深度靠进风侧、中央或出风侧布置,以及盘管内高度和横向表面间距(5–300 mm)。松开高度滑块后应用;间距在离开输入框或按 Enter 时提交。位置保持在现有回路连接侧,不会交换制冷剂入口端点。
整个本体及入口必须处于盘管高度范围内。若没有足够空间形成有效弯管,将阻止路由,而不是自动把分液器移远。每条分液管通过明确的回路 ID 与同系统端口配对,缺失、重复或跨系统绑定不可互换。
- 每个系统可选启用定制加工 CAD,并输入本体直径/高度/最小实体间壁、入口商业外径和水力内径、定量喷嘴孔径/厚度、公共通道、混合腔、出口水力尺寸/通道/PCD、分液管外径/壁厚、最小弯曲半径及间距。该面板长度单位为 mm,供应商 Cd 为无量纲。
- A–X 目录是未经验证的尺寸参考,不会补全缺失的混合腔、PCD、本体、喷嘴或水力尺寸。商业承插外径、水力内径及定量喷嘴是不同变量。分液管内径 = 外径 − 2 × 壁厚。
- 分液器速度/质量通量诊断需要有效的节流后干度,以及与当前工质和饱和状态匹配的液/气密度快照。不能从装配尺寸计算或旧结果推断缺失状态。
- 平滑精确路径是非有理五次 B 样条,不代表 G5 连续性。就绪路径经过端点、曲率及有限分辨率碰撞筛查;实际长度与内径用于相应分液管水力路径,但不推断喷嘴压降。
- 定制本体及精确分液管在 V-shape 下禁止预览和导出,因为该变换未经验证。导出前须修正尺寸和路由错误。就绪装配可提供分液器 DXF 和技术 SVG;DXF 包含真实三维 SPLINE 实体及本体局部视图,不是平面下料模板。
9. 套餐、报告与技术交付
Free 使用相同 DX 引擎,但不提供项目保存或导出。Professional 增加保存、性能报告/数据导出和简单通用二维尺寸。Enterprise 增加通用三维、批量和 REST。只有 Manufacturer 提供制造详图、生产工具、制造 CAD 和 MCP。REST 适用于 Enterprise 与 Manufacturer;MCP 仅限 Manufacturer。
盘管 Full Report 中,Professional 可包含性能和简单尺寸;Enterprise 有真实数据时还可包含成本;Manufacturer 可包含性能、装配、回路、集管、成本及制造。没有实际数据的章节将省略。PDF 不嵌入 STEP/DXF CAD 文件,授权制造文件应在“文件”中单独获取。
Manufacturer 集管详图位于“二维图 > 集管”,三维构造选项卡用于装配检查。二维/三维/CAD 应共享一致几何,但尺寸文档不认证接头、WPS、承压完整性或回油。成本是基于配置/默认价格的估算,不是供应商报价。交付报告时应核对单位、模式、入口状态、实际目标达成情况、系统 ID 和所有警告。
