1. 《热工学》，《传热学》里面有计算公式和公式推导2. 各种手册里有更为直接的工程计算方法和参数列表，比如机械类手册，热工类手册、暖通类手册，压力容器类手册。

3. 计算热管换热系数可以采用有限元方法，ansys 、abaqus 都可以，如果有流固耦合，也可以用fluent 和cfx ，甚至是基于workbench 的多物理场联合仿真。

另外还有流程类仿真计算软件，如aspen 之类的，这个软件一般应用在石化领域，计算换热器比较有优势。

热管换热器设计一台锅炉排烟温度为160℃，要求设计一台热管换热器，用烟气余热加热进气以提高锅炉效率。

已知参数：锅炉排烟量f V =189000m 3/h ，迎风面风速=f u 2.9m/s ，排烟温度=1f t 160℃，设定出口烟气温度=2f t 118℃。

需要空气的流量V l =120000m 3/h ，进气温度℃251=l t ，空气风速为s m v f /9.2=选取圆片翅片强化换热。

翅片管材料选择碳钢（w C =1%）。

热管参数：热管蒸发段长取l 0=3.16m ，管外径d 0=34mm ，管内径d i =29mm ，壁厚δ0=2.5mm ， 翅片高度H=12mm ，翅片厚度δ=2mm ，翅片间距mm s f 4.6=，那么翅片的节距mms s f f 4.8'=+=δ，每根管肋片数为n f =3160/8.4=376片。

管排选用叉排布置，迎面横向管子距离设定为m S T 115.0=，翅片管纵向距离m S S T L 115.0==。

由于烟气和空气的物性很相近，取相同的蒸发器和冷凝器结构参数。

1. 总换热量计算 定性温度t fm=℃13921181602t21=+=+f f t查物性得：)/(10473.3/10931.25682.0Pr )/(0793.1/8712.02263K m W s m K kg kJ c m kg f f f p f ⋅⨯=⨯==⋅==--λνρ，，，，s Pa f ⋅=-610*22μ烟气放热量Wt c t m c Q f f f p f p 983.20733303600/42*189000*8712.0*1000*0793.1V ==∆=∆=ρ2.计算迎风面积A y 和迎风管排数B 迎风面积210.183600*9.2189000m u V A ff y ===迎风面宽度m l A E y 73.516.310.180===迎风面管子数根，取508.49115.073.5====B S E B T3.冷空气出口温度及对数平均温差 冷空气出口温度：12l ll pl l t V c Q t +=ρ假设℃802=l t ，则5.5222580=+=lm t ℃查得52.5℃水的物性参数：)/(1005/085.13K kg J c m kg pl l ⋅==，ρ 则：℃0.82253600*200001*.0851*0051983.207333012=+=+=l ll pl l t V c Q t ρ再假设冷空气出口温度为℃822=l t ，则℃5.5322582=+=lm t查得53.5℃空气的物性参数：)/(1005/081.13K kg J c m kg pl l ⋅==，ρ 则：℃2.82253600*500001*.0811*0051983.207333012=+=+=l ll pl l t V c Q t ρ冷空气出口温度为：℃822=l t 空气侧定性温度为：℃5.5322582=+=lm t物性：698.0Pr ,10*8.19),/(0285.0)/(1005/081.163==⋅=⋅==-l l l pl l K m W K kg J c m kg μλρ，，℃7882-160t ℃9325-118t 21==∆==∆，对数平均温差℃3.857893ln 7893)t t ln(t -t 2121,=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆∆∆∆=∆o m t4.计算总传热系数①管束最小流通截面积NFA20f 0T 946.950*16.3*]376*002.0*012.0*2)034.0115.0[(]l n 2H -)d -[(S =NFA mB =--=δ ②烟气侧换热系数f h)/(4.5986=)/(08.16555946.9189000*8712.022max ,s m kg h m kg NFAV G f f f ⋅⋅===ρ7106.93=/2210*0.034*4.5986=/ d =Re 60max ,f f fG μ 31.33682.0*93.7106*137.0Pr Re137.03/16338.03/16338.0===fffNu又ff fd h Nu λ/0=故烟气侧换热系数)/(02.34034.0/03473.0*31.332K m W d Nu h ff f ⋅===λ③空气侧换热系数l h)/(3.6229=)/(43.13042946.9120000*081.122max ,s m kg h m kg NFAV G ll l ⋅⋅===ρ6221.14=/19.810*0.034*3.6229=/ d =Re 60max ,f l l G μ 85.30698.0*14.6221*137.0Pr Re 137.03/16338.03/16338.0===lll Nu又l l l d h Nu λ/0= 故空气侧换热系数)/(86.25034.0/0285.0*85.302K m W d Nu h l l l ⋅===λ④单根热管表面积A由肋片的参数查传热学书（杨世铭，陶文铨 编著）P65图2-20得： 肋效率90.089.0==l f ηη，肋片表面积2020204411.1))2())2((4*2(*376mH d d H d A f =++-+=δππ肋片之间的根部表面积为2002572.0)002.0*37616.3(*034.0*14.3)*(m n l d A f r =-=-=δπ热管外总表面积26983.14411.12572.0m A A A f r =+=+=⑤蒸发管外有效换热系数fe h)/(20.306983.1)4411.1*89.02572.0(*31.33)(2K m W AA A h h f f r f fe ⋅=+=+=η⑥冷凝管外有效换热系数le h)/(67.236983.1)4411.1*9.02572.0(*86.25)(2K m W AA A h h f l r l le ⋅=+=+=η⑦热管内换热系数h i热管蒸发段内壁加热的热流密度：20/142.6497029.0**16.3*1109983.2073330mW d nl Q q i===ππ热管内蒸发段换热系数h i 计算使用imura ’s correction ：3.01.04.025.04.02.07.03.065.032.0h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=asat w fg v e pl w w i P Ph q g c μρλρ假设热管蒸发段蒸汽温度为℃106=v t ，查饱和水和饱和蒸汽的热物理性质表得：sPa K m W m kg K kg kJ w w w ⋅⨯=⋅==⋅=-63pl 104.268),/(6842.0,/96.953),/(2278.4c μλρ Pa kg kJ h m kg sat fg v 531026482.1P /78.2240,/73498.0⨯===，ρ代入上述h i 公式计算得：h i =5402.567W/(m 2K) ⑧总换热系数h忽略污垢热阻，导热热阻：W K m r ww /000058.02.430025.02⋅===λδ（翅片管导热系数)/(2.43K m W w ⋅=λ）总传热系数hii wwlefeA A h A A r h h h 122111+++=其中20200288.016.3*029.0*14.3,337.016.3*034.0*14.3ml d A m l d A i i w ======ππ则078128.0288.06983.1567.54021*2337.06983.1000058.0*267.23120.3011=+++=h故)/(9.122K m W h ⋅= 5.热管换热器管数、排数计算 由o m t hA Q ,0∆=，有： 总换热面积为2,021.18843.85*9.12983.2073330m t h Q A om ==∆=蒸发热管总数11096983.121.1884n 0===AA 根换热器排数排1.22501109===B n m 取22排，排列为50,50,51,50,,51,5050,50186.管内蒸汽温度计算 平均壁面温度：C Anh Q t t fe fm w ︒=-=-=5.1081109*6983.1*2.30983.2073330139假设热管蒸发段蒸汽温度为℃105=v t ，查饱和水和饱和蒸汽的热物理性质表得：sPa K m W m kg K kg kJ w w w ⋅⨯=⋅==⋅=-63pl 1075.270),/(684.0,/7.954),/(2265.4c μλρPa kg kJ h m kg sat fg v 531022285.1P /5.2243,/7121.0⨯===，ρ代入hi 公式算得：hi=5384.373072 W/(m 2K)，则：C A h Q t t ii w v ︒=-=-=7.104029.0*16.3**352*373.5384983.20733305.108π假设的温度和算得的温度相差较小，则饱和蒸汽的温度为C t v ︒=7.104，符合要求7．压降计算 蒸发器压降计算f p ∆，符合要求Pa Pa g nG f p S S d S G d f fc f L T T f f 2504.1718712.0*10*3.108.15666*42742.02742.0)115.0115.0()034.0115.0()10*225986.4*034.0(*86.3786.37722max,515.0927.0316.06515.0927.00316.0max,0<===∆==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-----ρμ冷凝器压降计算l p ∆，符合要求Pa Pa g nG f p S S d S G d f lc l L T T ll 2501.103081.1*10*3.143.13042*42774.02774.0)115.0115.0()034.0115.0()10*8.196229.3*034.0(*86.3786.37722max ,515.0927.0316.06515.0927.00316.0max,0<===∆==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-----ρμ。