组合式空调机组换热器设计计算方法
组合式空调机组的设计参数、性能要求、设计工况及各元件设计和选型方法。组合式空调机组基本型号有24个，功能段包括混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、各种加湿、风机段、消声段等二十余种功能段。
组合式空调机组的长、宽、高是按模数进行设计，标准规定：1M=158mm，基本命名方式为：MKZXXXX，前两为数字表高度上的模数，后两位表示宽度上的模数，尺寸的计算方法为：L=XX*158+50（70）。
组合式空调机组的基本设计工况：
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项目 |
供冷工况 |
供热工况 |
备注 |
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干球温度℃ |
27+1.0 |
21+1.0 |
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湿球温度℃ |
19.5+0.5 |
-- |
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进水温度℃ |
7+0.2 |
60+1 |
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出水温升℃ |
5+0.2 |
-- |
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风量(m3/h) |
名义风量 |
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出口风压(Pa) |
根据客户需要选择合适的风机 |
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功能段 |
功能段是根据客户的要求进行匹配，无具体的设计要求 |
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混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、加湿段、风机段、消声段等进行自由组合，对空气的进行处理，满足客户对空气洁净度和舒适度、环境噪声的需求。
组合式空调机组换热器用来实现空气与热源载体——水进行能量交换的设备，是空调末端产品中最重要的部件之一。主要构件有进出水管、集水管、铜管、翅片、U型管、端板等，下面主要介绍表冷器大小、翅片形式、铜管大小等的选择，其结构上的知识不做介绍。
换热器的命名方法：以换热器的中文名加三个主参数，即：换热器M*N*L，M表示换热器的排数，N表示换热器高度方向的铜管数，L表示换热器有效长度（即换热铜管长度），如：换热器4*20* 1500，表示4排换热器，高度方向有20根管，换热器铜管的有效长度为1500。换热器的其他构件相关尺寸都是以这三个基本参数为依据换算而来。
换热器的的系列代号方法如下：
完整的换热器的表示方法如下：
MK．HRQ3Z 换热器M×N×L （换热器系列部件图样代号及名称）
MK．HRQ3Z 换热器8×24×2015 （换热器系列部件图样代号及名称）
表示换热管规格为φ16、总水管通径为DN65（3型管）、8排（M=8）换热管、每排管数为24（N=24）、换热器迎风面长度或换热管有效长度为2015mm（L=2015）的左式换热器。
一、 基本参数的设计：
M 一般尽量按客户要求选择，在没有客户要求的情况下，我们根据N、L的值，加上我们的经验公式（见后）进行计算。
N、L 根据我们规划的段位尺寸，保证换热器在表冷段中便于安装，且有最大的换热面积和迎风面积，具体的段位尺寸见组合空调标准段位图。
二、翅片和铜管的选择：
目前有波纹片、开窗片、平片三种翅片形式。波纹片主要是与φ16铜管配套，开窗片、平片与φ9.52铜管配套。风机盘管主要采用φ9.52铜管套平片，空调箱按风量区别，5000m3/h以上的采用φ16铜管套波纹片，5000m3/h以下的采用φ9.52铜管套开窗片。
波纹片与φ16铜管换热器特点：风阻较小，换热能力较小。开窗片与φ9.52的换热器特点：风阻较大，换热能力较大。平片与φ9.52的换热能力最小。
三、铜管管路的分布：
根据载体——水在管路中的走向及流程分布，管路可以分为：全回路、1/2回路、3/4回路等，目前我们多采用的为全回路、1/2回路。
全回路布管方式的特点：流速较慢，管路阻力小，但换热系数小。适用于换热能力较小的机组。
1/2回路布管方式的特点：流速快，管路阻力大，但换热系数大。适用于换热能力较大的机组。
3/4回路布管方式的换热系数介于以上两种之间。
四、换热器的经验计算公式（最后一列是以MKZ0610为例进行的计算）：
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表冷器校核计算 |
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输入参数 |
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序号 |
名称 |
代号 |
计算公式 |
单位 |
参数 |
|
1 |
风量 |
L |
|
m3/h |
10000 |
|
2 |
孔数/排 |
N |
|
孔 |
20 |
|
3 |
有肋长度 |
A0 |
|
Mm |
1300 |
|
4 |
排数 |
R |
|
排 |
4 |
|
5 |
片距 |
T |
|
Mm |
3.1 |
|
6 |
进风干球温度 |
t1 |
|
℃ |
27 |
|
7 |
进风湿球温度 |
ts1 |
|
℃ |
19.5 |
|
8 |
进水温度 |
tw1 |
|
℃ |
7 |
|
9 |
出水温度 |
tw2 |
|
℃ |
12 |
|
10 |
流程比 |
b |
|
|
2 |
|
11 |
流通断面积 |
f0 |
|
m2 |
0.000177 |
|
|
计算方法 |
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12 |
空气质量流量 |
G |
G=1.2*L/3600 |
Kg/s |
3.33 |
|
13 |
接触系数 |
E＇ |
E＇=A-B*Fy |
|
0.97 |
|
14 |
迎风面积 |
Fy |
Fy=0.000001*40*N*A0 |
m2 |
1.04 |
|
15 |
迎面风速 |
Vy |
Vy=L/(Fy*3600) |
m/s |
2.67 |
|
16 |
散热面积 |
F |
F=R*Fy*20.845 |
m2 |
86.72 |
|
17 |
假设出风干球温度 |
t2＇=13 |
|
℃ |
13.44 |
|
18 |
假设出风湿球温度 |
ts2＇ |
ts2，=t2，-(t1-ts1)*(1-E＇) |
℃ |
13.22 |
|
19 |
进风焓 |
I1 |
I1=0.0707*ts1^2+0.6452*ts1+16.18 |
KJ/Kg |
55.65 |
|
20 |
假设出风焓 |
I2＇ |
I2＇=0.0707*ts2＇^2+0.6425*ts2＇+16.18 |
KJ/Kg |
37.03 |
|
21 |
冷量 |
Q＇ |
Q＇=(I1-I2＇)*G |
KW |
62.06 |
|
22 |
析湿系数 |
ξ |
ξ=(I1-I2＇)/1.01(t1-t2＇) |
|
1.36 |
|
23 |
水流量 |
W＇ |
W＇=Q＇/((tw2-tw1)*4.19) |
l/s |
2.96 |
|
24 |
水流速 |
ω＇ |
ω＇=W＇/((N*f0)/b)/1000 |
m/s |
1.68 |
|
25 |
传热系数 |
K＇ |
K＇=1.163/(1/(A*Vym*ξn)+1/(B*ω＇0.8)) |
W/m2℃ |
73.43 |
|
26 |
传热单位数 |
β |
β=K＇*F/ξ*G*cp |
|
1.39 |
|
27 |
水当量数 |
γ |
γ=ξ*G*cp/W＇*c |
|
0.37 |
|
28 |
干球温度效率 |
Eg＇ |
Eg＇=1-e-β(1-γ)/1-γe-β(1-γ) |
|
0.69 |
|
29 |
需要的效率 |
|
Eg=(t1-t2＇)/(t1-tw1) |
|
0.68 |
|
|
输出参数 |
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|||
|
30 |
出风干球温度 |
t2 |
t2=t1-(t1-tw1)Eg＇ |
℃ |
13.20 |
|
31 |
出风湿球温度 |
ts2 |
ts2=t2-(t1-ts1)*(1-E＇) |
℃ |
12.97 |
|
32 |
出风焓 |
I2 |
I2=0.0707*ts2^2+0.6425*ts2+16.18 |
KJ/Kg |
36.42 |
|
33 |
冷量 |
Q |
Q=(I1-I2)*G |
KW |
64.09 |
|
34 |
水流量 |
W |
W=Q/((tw2-tw1)*4.19) |
m3/h |
11.01 |
|
35 |
水流速 |
ω |
ω=W/((N*f0)/b) |
m/s |
1.73 |
|
36 |
空气阻力 |
Hs |
Hs=a*Vym*ξn |
Pa |
214.31 |
|
37 |
水阻力 |
P |
P=(ρ/2)*(0.44*(R*b-1)+R*b*λ*A0/d)*ω2 |
KPa |
29.75 |
|
38 |
进水管数 |
N1 |
|
|
1 |
|
39 |
水管通径 |
Dn |
Dn=(4*W/(3.14*3600*ω*N1)0.5*1000 |
Mm |
47 |
|
|
实际水管取值 |
DN |
|
Mm |
50 |
