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换热器计算器

热水盘管计算器

校核已输入的水或乙二醇加热盘管,检查出口状态,并理解流速、压降及模型限制。

修订日期

1. 计算范围与操作流程

打开 /hwc,计算热液体在翅片管内流动时对空气的显热加热。输入盘管几何、空气状态和液体流量,计算器预测热量及两侧出口温度。当前表单没有独立的目标负荷选型模式、回水温度输入,也不会自动搜索所需排数或迎风尺寸。

v6 引擎采用逆向交叉流逐排求解与干式 ε-NTU 换热:水从空气出口侧的管排进入。空气含湿量不变,加热后重新计算相对湿度。该模型不处理冷凝、加湿、蒸汽或两相液体。

  1. 在设置中选择单位,并核对每个字段旁的单位。模板只是起点,并非经过验证的设计。
  2. 输入空气与液体条件,选择管型和材料,再设置每排管数、宽度、排数、翅片密度及回路数。
  3. 计算后检查结果与诊断;每次只改变一个设计变量并重新计算。输入更改会使对应结果失效,不要把旧结果作为新版本导出。

2. 空气输入与单位

输入空气体积流量、入口干球温度、百分比相对湿度和海拔。海拔用于确定大气压力;这些参数共同决定入口密度、含湿量与干空气质量流量。应使用实际入口状态;标准体积流量须先作适当换算。

输入及结果遵循全局单位偏好,并在内部换算。显示选项包括 m³/h 或 CFM、°C 或 °F、kg/h 或 lb/h,以及公制或英制长度。温差不同于绝对温度:水侧 ΔT 使用温差单位。虽然引擎返回空气 Pa 和水侧 kPa,两侧压降均按选定压力单位显示。

  • 相对湿度输入范围为 0–100%,内部传入 0–1 的比例。
  • 迎面风速是空气体积流量除以有效翅片迎风面积,不是风管速度或翅片间最大速度。
  • 翅片高度为每排管数 × 横向管距;外壳与集管余量不增加有效换热面积。

3. 水流量与乙二醇

选择 Mass Flow 或 Volumetric Flow,并填写当前启用的字段。引擎始终使用质量流量;体积流量按所输入入口温度与乙二醇浓度对应的密度转换。不要混淆流量类型,也不要假定切换选择器后仍保持物理上等效的流量。

浓度字段表示乙二醇质量百分比,范围为 0–60%;0% 表示水。HWC 表单没有乙二醇/丙二醇类型选择器。其他文件存在丙二醇物性函数,并不代表此处可选。浓度会影响密度、黏度、比热、导热率、换热及压降,应重新计算混合液,而非使用固定容量折减百分比。

液体入口温度必须高于空气入口温度,两侧流量必须为正。回水温度和水侧降温是输出,不是同时指定的设计输入。

4. 几何与校准

所选管型提供外径、壁厚及横向和纵向管距。输入每排实际管数、翅片管长/盘管宽度、排数及翅片密度。选择管材、翅片材料与 Plain、Wavy、Louver 或 Slit 翅片。材料导热率参与管壁热阻与翅片效率计算。

表单显示每排 1–100 根管和 1–12 排。这些是界面输入限制,并非推荐范围或可制造性证明。FinDensityInput 在切换显示单位时保持实际密度不变。翅片厚度与自由面积比也用于计算,但当前表单没有单独控件;加载的项目或模板值仍可能影响结果。

C_air 与 C_w 分别调整空气和水侧换热系数。污垢与分配不均因子折减有效面积,不减少守恒的水流量;引擎将这两个因子各自限制在 0.5–1。校准应有测量依据,而不是为达到目标随意调整。旧字段 approach_K 在 v6 中被忽略,已不再提供可编辑控件。

5. 回路、流速与压降

回路是液体并联流路。增加回路可减少单路流量,但也改变流路长度和换热;减少回路可能提高流速、雷诺数及压降。回路数不能超过实际管数。应检查规范回路拓扑及不等长流路,而不是假定各路相同。

表单保留 Passes,但 v6 按每回路管数 × 管长或提供的回路网络确定水路长度,不再乘一次 Passes。仅修改该旧字段不会增加实际管长。

水侧 ΔP 包括控制流路的管内摩擦、回弯和已建模网络附件;没有显式水力网络时使用旧版入口/出口余量。它是盘管估算,不是整个泵循环压降,外部管路、阀门及设备须另行评估。空气 ΔP 是盘管芯体模型损失,须与风机及其余空气系统核对。

网络组件/集管尺寸计算在求解前使用入口设计状态密度,其目标流速提示不同于引擎按平均温度给出的管内流速警告。增大支管或集管不会扩大盘管实际内径;必须审查 COIL_CIRCUIT_HYDRAULIC_LIMIT 及 NOT READY FOR FABRICATION 提示。

  • 热力求解器在水速高于 3.0 m/s、低于 0.3 m/s 或雷诺数低于 4000 时发出警告。这些是诊断阈值,不是通用验收限值。
  • 无效回路拓扑会阻止计算并请求显示回路视图。修正管数、回路数及连接配置后再试。

6. 阅读计算结果

Heating Capacity 是传给空气的热量;Air Temp Rise 是出口减入口干球温度;Water ΔT 是液体入口减出口温度。核实预测送风温度与回水状态是否满足负荷及机房要求。含湿量守恒,因此相对湿度降低并不表示除湿。

Detailed Results 显示出口状态、水压降、迎面风速、两侧换热系数、总传热系数 U 及翅片效率。U 以外表面积为基准,包含整体折减因子,不能直接与以内表面积为基准的系数比较。效率以百分比显示。

结合能量平衡误差、Converged/Not Converged 和流态进行判断。很小的平衡误差只证明内部能量核算一致,不证明实验室精度或输入假设正确。逐排求解不收敛时,即使显示热量也需调查。

Oversized 表示根据引擎判据,空气出口温度接近水入口温度。它不证明相对某个输入目标负荷存在余量,因为本表单并无目标负荷输入。

7. 检查与排错

  1. 遇到错误时,先核对正流量、液体比入口空气热、有效管型及回路。空字段可能回退至默认值,应明确输入设计值。
  2. 加热不足时,先检查入口温度和流量单位,再改几何。重新计算比较排数、宽度、翅片密度与回路方案,同时保留风机和泵的约束。
  3. 水速或压降过高时检查实际内径、总流量及并联路径。雷诺数低时检查混合液黏度及过多并联。仅扩大绘图中的集管不能解除管内限制。
  4. 引擎会提示空气 ΔP 高于 250 Pa、水 ΔT 低于 5 K 或高于 30 K、水入口低于 40°C 和高度方向管数过少。这些是审查提示,不是拒收标准或推荐运行设定值。
  5. 编辑或打开 .excl/项目后,如结果缺失或不再匹配输入,应重新计算。比较或导出前核对单位包。

8. 保存、报告与权限

Free 使用同一 HWC 引擎,但不提供保存或导出。Professional 增加项目/.excl 保存、PDF/数据导出、性能报告及简单二维总览。云保存需要已选择项目,独立计算没有目标项目可保存。

Enterprise 增加通用三维显示和批量计算。详细制造图、生产工具及 DXF、STL、STEP 等制造 CAD 仅限 Manufacturer。REST 面向 Enterprise 和 Manufacturer;MCP 仅限 Manufacturer,且与 REST 分开。

工作区通过计算、结果、二维图、三维、生产、报告、文件、成本导航。Full Report 章节同时取决于套餐与实际数据:Professional 提供性能/简单尺寸;Enterprise 可增加成本;Manufacturer 可包括装配、回路、集管、成本及制造。缺失源数据不能生成章节,PDF 也不嵌入 STEP/DXF CAD 交付文件。

成本基于现有 BOM 和配置价格估算,不是供应商报价。仅导出重新计算的设计版本,并独立审查热力假设、水力系统、材料及制造。

文档所述功能取决于订阅等级以及计算中可用的数据。尺寸图不代表制造批准。

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