总传热方程 / Overall Heat Transfer Equation

Definition

换热器设计的核心方程：

Q = K · A · ΔT_m

• Q：换热量 (W)
• K：总传热系数 (W/(m²·K))，亦称 U 或 UA/A
• A：传热面积 (m²)
• ΔT_m：平均温差 (K)，用 LMTD 或 ε-NTU 法求得

K 值的物理意义

K 综合了所有换热热阻：

1/K = 1/h_hot + δ_wall/λ_wall + 1/h_cold + R_fouling_hot + R_fouling_cold

包括：高温侧对流热阻、管壁导热热阻、低温侧对流热阻、两侧污垢热阻。

K 典型值参考

换热器类型	K [W/(m²·K)]
风冷翅片管	25-50
水冷壳管	1500-3000
板式 (BPHE)	3000-7000
微通道	3000-5000

Application

换热器设计基本流程：

1. 已知 Q、T 冷热侧进出
2. 算 LMTD 或 ε-NTU
3. 估算 K（参考手册选初值）
4. 算 A = Q / (K × LMTD)，反求传热面积
5. 选管径 + 翅片参数
6. 校核实际 K、风/水侧阻力

Referenced In

k02 k05

Notes

K 值的精确估算需要空气侧/制冷剂侧的传热关联式（Wang、Gray-Müller、Kays-London、CHX），以及污垢系数经验值。研发应建立换热器类型-工况-K 值的速查表。