冷水盘管的选型方法及性能分析

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1、冷水盘管的性能分析及选型上海通惠-开利空调设备有限公司邵嵘摘要：本文从盘管制造的角度，分析了盘管结构参数的变化对其性能的影响，并借助于国外先进的选型程序量化分析了盘管在排数、回路、面积和长宽比变化时的性能变化规律，还进一步阐述了盘管的选型方法。关键词：冷水盘管、性能分析、选型一、简介我们在空气调节系统中使用各种设备对空气进行热湿处理和净化处理，以满足空调房间的送风要求。其中表面式换热器（盘管）是一种被广泛使用的空气处理设备。根据使用工质的不同，盘管可分为空气加热盘管、冷水盘管和直接蒸发式盘管。空气加热盘管使用热水或蒸汽作为热媒；冷水盘管以冷水为冷

2、媒；直接蒸发式盘管则使用制冷剂作为工质。由于在大中型空调系统中广泛使用水作为换热载体，所以在这里主要对冷水盘管进行讨论。冷水盘管处理空气只能实现等湿冷却或减湿冷却过程，所以常用来对空气进行降温及去湿处理。当盘管表面温度低于空气干球温度但尚高于其露点温度时，空气在冷却时不产生凝结水，这种过程称为等湿冷却或干工况；当盘管表面温度低于空气露点温度时，空气不但被冷却，而且其中所含水蒸汽也将部分凝结出来，这种过程称为减湿过程或湿工况。在湿工况下盘管不但发生热交换，还发生湿交换，因此比干工况有更大的换热能力。在空调系统中，作为冷却空气的盘管绝大多数都工作在湿

3、工况下，此时仅由于温差而发生的换热量叫作显热，由于湿交换而发生的换热量叫作潜热，显热和潜热之和叫做全热即盘管的全部换热量或冷量。二、盘管的结构性能分析1.盘管的组成从冷水盘管的结构上看，主要有以下几部分组成：水管和翅片组成的换热部分、支撑管子的端板、防止侧向漏风及保护翅片的侧板、连接管子形成回路的弯头以及进水联箱和回水联箱。通常一个盘管由好几排水管组成，从端板侧看为交叉排列。叉排能使流经空气扰动更加剧烈，换热效率更高。为了加强换热效果，通常在盘管的管子表面增加肋片以增大换热面积。根据肋片的形式盘管可分为绕片式盘管、轧片式盘管、串片式盘管等等。由于

4、串片式盘管使用二次翻边翅片，有更好的换热效果，所以被广泛使用，特别是用于冷水盘管。冷水盘管的冷却水通常采用下进上出的方式，并且与空气通过盘管相反的方向流经盘管。这样盘管内外的水和空气形成逆流换热，温差更大，换热效果更佳。2.盘管的换热计算人们通过各种方法以增加盘管的换热效果，下面将通过传热理论公式来分析影响换热量的主要因素。传热方程式一般型式为：7Q—传热量WK—传热系数W/m2℃F—传热面积m2Δtm—空气与冷媒之间的对数平均温差℃F盘管空气侧换热面积即端板和侧板之间盘管（包括翅片）的外表面积对数平均温差Δtmax—进出盘管的水温差和流经盘管的

5、空气温差两者中的大者Δtmin—进出盘管的水温差和流经盘管的空气温差两者中的小者以外侧表面积为基准的传热系数αw—外表面换热系数W/m2℃αn—内表面换热系数W/m2℃φ0—肋表面全效率δ—管壁厚度mλ—管壁导热系数W/m2℃τ—肋化系数ξ—析湿系数如果已知翅片的结构特征，又有αw、αn的经验公式，就可以计算传热系数。但在实际工作中，常常通过测定，将其整理成以下形式：Vy—空气迎面风速m/sω—管内水流速m/sA、B—由试验得到的系数m、n、p—由试验得到的指数由以上公式分析，一个盘管的换热量与进出水温差、流经空气的温度、空气迎面风速、管内水流速

6、这些外部工况有关，还与盘管的尺寸大小和翅片的结构特点等有关，而且这些因素之间还相互牵连和影响，很难单独考虑。2.影响盘管换热的结构变化既然上面讨论的因素很难单独分开分析，下面就从制造盘管的结构参数方面来研究他们对盘管换热的影响。1)盘管迎风面积指端板和侧板间空气流通的横截面积。在制造上来表示盘管的大小尺寸，直接影响盘管换热面积。迎风面积越大，换热量越大。2)盘管排数指顺着气流方向排列的管子数，一般排与排之间采用叉排形式。排数也直接影响盘管换热面积。排数越多，换热量越大，一般冷水盘管排数在4~87排之间。1)片距指翅片与翅片之间的距离，一般用每英寸

7、多少片表示。片数同样也影响盘管换热面积。片数越多，换热量越大，一般冷水盘管排数在8~14片之间。2)回路指水管连接的方式或者说水流经盘管的方式。一般冷水盘管有半回路（HF）、全回路（FL）、双回路（DB）三种回路。回路直接影响盘管的管内水流速。3)材料考虑热传导率、材料延展性、可加工性和成本一般冷水盘管采用铜制水管和铝制翅片。在有抗腐蚀要求等一些特殊场合中，也会使用铜管铜翅片。4)管径和翅片结构对于一个盘管制造商，考虑模具、生产管理、成本等因素，很少在管径和翅片形状上提供多种选择。2.各种盘管在空调机组中的应用冷水盘管被广泛用于制造各种空调机组，

8、但并不是所有空调机组中的盘管都可以提供上述结构的变化。一般在柜式、吊顶式或单元式空调机组中只提供一种结构的盘管，即随着机组大小不同而选配