空调翅片换热器的传热系数该如何计算？如何最优化？

一：换热器传热系数一般计算公式

关于换热器的传热系数，很多业界人士做过研究，介质不同传热系数也不同，一般的经验是：

冷流体	热流体	总传热系数K，W/(m2.℃)
水	水	850～1700
水	气体	17～280
水	有机溶剂	280～850
水	轻油	340～910
水	重油	60～280
有机溶剂	有机溶剂	115～340
水	水蒸气冷凝	1420～4250
气体	水蒸气冷凝	30～300
水	低沸点烃类冷凝	455～1140
水沸腾	水蒸气冷凝	2000～4250
轻油沸腾	水蒸气冷凝	455～1020

备注：

不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

二：制冷剂系统翅片式换热器设计及计算

制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，现在多用实验关联式进行计算。之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a 等，现在对于R290、R410A也有研究。按照传热过程，换热器传热量的计算公式为：

但一些换热器中会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为：

适用于R134a 制冷剂和R410A制冷剂蒸发器的计算：

这个公式比较复杂，所需参数比较多，而且计算时需要假设热流q 来进行迭代计算，但经过计算对比发现，可以在上一个公式的基础上再乘以一个系数，经推算为1.05，就可以将上一个公式用于R134a。冷柜工况的管内侧换热系数不到1000 W/（m2.C）（R22），这和制冷剂质量流速有关，有研究人员用Kandlikar 关联式通过计算机模拟得出了R134a 不同质量流速下的换热特征（空调工况），见下图：

下面，小编再分享一些教科书进行计算的参数：

三：标准中翅片换热器传热系数如何得出？

最后，我们来看下现行标准JB/T7659.4中翅片换热器的传热系数是怎么得出的？

1、传热系数的计算方法

换热器热工计算的基本公式是：

式中，Φ是换热量，单位：W

k是传热系数，单位：W/(㎡·K)

A是换热表面积，单位：㎡

t1、t2分别是两种换热流体的温度，单位：K（开氏温度）

Δt 是换热温差，单位：K

根据公式（1），那么传热系数k的公式如下：

要算出翅片式换热器的传热系数k，就要先算出换热量Φ、换热面积A、换热温差Δt。

换热量：通常采用空气焓差法与液体制冷剂流量计法分别测量出空气侧换热量与制冷剂侧换热量，二者平均值为换热器的换热量。在实际测量中，JB/T 7659.4-2013表2中的迎面风速是通过风量测量装置的辅助风机变频调节来实现的。

换热面积：根据组成换热器的铜管、翅片的尺寸、规格等，算出所有铜管的管外总表面积、所有翅片的总外表面积，之和就是换热器的换热面积。

换热温差：用ΔTm表示，为更精确计算，一般用对数温差。计算方法如下：

设热流进、出口温度为T1、T2，冷流进、出口温度为t1、t2，

设ΔT1 = T1-t2             （3）

ΔT2 = T2-t1             （4）

若ΔT1/ΔT2＜1.7，则温差为

若ΔT1/ΔT2＞1.7，则温差为

如上，得出换热量、传热面积、温差后，将其代入公式（2），即可算出换热器的传热系数。

2、传热系数的意义

传热系数，从公式（1）可以看出，在数值上，它等于冷、热流体间的温差Δt=1℃、传热面积A=1㎡时的热流量的值；本质上，它是表征传热过程强烈程度的标尺，传热过程越强，传热系数越大，反之则越弱。其实它还表征换热成本，在换热量不变时，传热系数越大，则温差与传热面积的乘积越小，而温差体现传热的容易程度，传热面积一定程度上表示材料的成本。

传热系数的大小不仅取决于参与传热过程的两种流体的种类，还与过程本身有关（如冷、热流体流速的大小，有无相变等）。

传热系数可以校核换热器设计是否合理，例如JB/T7659.4-2013表1的要求，其实就是在校核换热器的设计。