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制冷系统翅片式换热器的设计计算

制冷剂系统换热器的传热系数可以通过一系列的实验相关式计算出来，因为有

在气液两相共存的传热过程中翅片式蒸发器设计，比较复杂，现在多采用实验相关式进行计算。大多数以前的传热研究都集中在

以往常用的制冷剂，如R12、R22、R717、R134a等，但对于R404A和R410A，目前还比较少。根据

在传热过程中，换热器传热热量的计算公式为：

Q=KoFΔtm (W)

Q——单位传热量，W

Ko——传热系数，W/()

F——传热面积，m2

Δtm——对数平均温差，C

Δtmax——冷热流体最大温差，对蒸发器为进风温度——蒸发温度，对冷凝器为冷凝温度

度——进气温度。

Δtmin——冷热流体的最小温差，对蒸发器为出风温度——蒸发温度，对冷凝器为冷凝温度

度——出口空气温度。

传热系数K值的计算公式为：

K=1/(1/α1+δ/λ+1/α2)

但是换热器都是用圆管的，现在都会有翅片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面都会有翅片。

污垢，引入污垢系数，还有蒸发器的水分分析系数。在设计计算中，一般以换热器的外表面计算传热量。

所以对于翅片式蒸发器，表示为：

Kof——基于外表面的传热系数，W/()

αi——管内传热系数，W/()

γi——管道内污垢系数，

δ、δu——管道壁厚、霜层或水膜厚度，m

λ、λu——铜管、霜或水的导热系数，W/

ξ、ξτ——湿度分析系数，考虑结霜或水膜增加空气阻力系数，-（亲水铝箔用于空调时可取1）

αof——管外传热系数，W/()

Fof——外表面积，m2

Fi——内表面积，m2

Fr——铜管外面积，m2

Ff——翅片表面积，m2

ηf——翅片效率，

配方分析：

根据采集到的数据（见下表）和计算结果，空调工况光面铜管内传热系数为2000-4000W/

()（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明R134a的传热性能高于R22）。因为现在蒸

生发器多采用内螺纹管，因此??需要乘以一个增强系数-。

以下计算公式来自《制冷原理与设备》（第2版，1996年，吴叶正主编）：

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αi——管内传热系数

vm——质量流量，kg/()

di——铜管内径，m

一个

1、A2——系数，

μ——制冷剂的分子量

但是对于现在的一般制冷产品，因为质量流量比较大，流量比较高，所以都满足这个要求。

因此一般采用式(9-43)

但上述公式不适用于R134a，《小型制冷装置设计指南》（1999年，吴业征主编），《制冷原理》

《理论与设备》第三版，2010，吴叶正）均引用了1987年提出的经过大量数据验证的精度比较

高相关公式用于R134a制冷剂，此公式也可用于其他制冷剂如R22等。经过近年的研究，发现此公式

该公式也可用于R410A蒸发器的计算：

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这个公式比较复杂，需要的参数较多翅片式蒸发器设计，需要假设热流q进行迭代计算，但是经过计算

发现前面的公式可以乘以一个系数，经过计算，前面的公式可以用于R134a。

制冷机管内传热系数小于1000W/()(R22)，这与制冷剂的质量流量有关。一些研究人员

R134a在不同质量流量（空调工况）下的换热特性，通过计算机模拟利用相关公式得到，如下图所示：

在一般蒸发器的设计中，考虑到质量流量的增加会引起阻力的增加，因此质量流量不宜过大。

结合流路长度分析，最终选择合适的质量流量。至于管内的传热系数，影响传热的主要因素是

制冷剂的性质和制冷剂的质量流量。从计算结果和经验分析来看，对于光管和平板，如果质量流量在200-400之间

kg/(),则管内(平均)传热系数范围主要集中在200