?試設計某實驗平臺所需要使用的一臺氣水換熱器。

設計校核計算通過matlab實現，請求斧正！

clear,clc %申明所有壓力單位統一為Pa %% 預備計算 %%預備計算 %%假設換熱器效率n=0.8，任務書中要求的是大于等于0.7，x假設為為冷測水的進口流量 %初始值設定 t1_1=90;t2_1=25;n=0.8 x=890; t1_11 = t1_1 - n*(t1_1 - t2_1);%%計算出口氣溫 %%由查表得出的空氣的物性參數 cp1 = 1003+0.02*43+4*0.00001*43^2; %%由查表得出的水的物性參數 cp2 = 4184.4-0.6964*21+1.06964*21+1.036*10^(-2)*21^2; qm1=(1000+20*35)/3600;%36為學號 qm2=x/3600; W1=qm1*cp1; W2=qm2*cp2; C=W1/W2;%計算C %由冷測進口流量和C*的關系可判斷，C*在x=1600以內是永遠大于0.5的 t2_11=t2_1+W1/W2*(t1_1-t1_11); %Wmax側（冷側）取算數平均溫度 tm2=(t2_1+t2_11)/2 %兩流體的平均溫差為 deta_t1m=((t1_1-tm2)-(t1_11-tm2))/log((t1_1-tm2)/(t1_11-tm2)); %熱側平均溫度為 tm1=tm2+deta_t1m; %根據平均溫度求物性參數 mu1=1.50619*10^(-6)*(tm1+273)^1.5;%空氣的動力黏度miu lam1=2.456*10^(-4)*(tm1+273)^0.823;%空氣導熱系數λ1 Pr1=mu1*cp1/lam1;%計算熱側的普朗特數Pr1 mu2=10^(230.298/(tm2+126.203)-4.5668);%水的動力黏度 lam2=0.598+1.373*10^(-3)*tm2-5.333*10^(-6)*(tm2^2);%水的導熱系數 Pr2=mu2*cp2/lam2%計算冷側的普朗特數Pr2 mixsum=[x;mu1;lam1;Pr1;mu2;lam2;Pr2]'; %% 產品結構規劃及其計算 %參數說明 冷端 熱端 %間斷長度 ls1 ls2 %翅片間距 Pf1 Pf2 %板間距 s1 s2 %翅片厚度 Deltaf1 Deltaf2 %翅片高度 h1 h2 %翅片層數 m1 m2 %翅片厚度 Deltap %側板厚度 Deltas %封條寬度 bs1 bs2 %熱側進口寬度 l2 %冷側出口 l1 %熱側出口 l3ls1=240 ; ls2=60 ; %間斷長度 Pf1=50 ; Pf2=40 %翅片間距s1= 150 ; s2= 50 ; %板間距 Deltaf1=5.5 ; Deltaf2=3.35 ; % 翅片厚度 h1=75.5 ; h2=65 ; %翅片高度m1=370 ; m2=400 ; %翅片層數 Deltap=13 ; % Deltap2= %翅片厚度 Deltas=40 ; % Deltas2= % 側板厚度 bs1=150 ; bs2= 90 ; %封條寬度 l2= 1000 % 熱側進口寬度 l1= 1000 % 冷側出口%l3= %熱側出口 l3 = m1*s1+m2*s2+2*m2*Deltap; %計算非流動方向長度 de1=2*(Pf1-2*Deltaf1)*(s1-Deltaf1)/((Pf1-Deltaf1)+(s1-Deltaf1)+(s1-Deltaf1)*Deltaf1/ls1); de2=2*(Pf2-2*Deltaf2)*(s2-Deltaf2)/((Pf2-Deltaf2)+(s2-Deltaf2)+(s2-Deltaf2)*Deltaf2/ls2); %分別計算當量直徑 phi1=(s1-Deltaf1)/(Pf1+2*Deltaf1+s1); phi2=(s2-Deltaf2)/(Pf2+2*Deltaf2+s2);%計算翅片面積比 Ay1=(l2-2*bs1)*(l3-2*Deltas); Ay2=(l1-1.5*bs2)*(l3-2*Deltas);%計算迎風面積 Vp1=(l1-1.5*bs2)*(l2-2*bs1)*m1*s1; Vp2=(l1-1.5*bs2)*(l2-2*bs1)*m2*s2;%計算板間體積 %傳熱面積密度為 %以各板間體積為基準 A1=2*((Pf1-Deltaf1)+(s1-Deltaf1)); A2=2*((Pf2-Deltaf2)+(s2-Deltaf2)); beta1=A1/Vp1; beta2=A2/Vp2; %總傳熱面積為 A1=beta1*Vp1;%這里的單位是平方毫米 A2=beta2*Vp1; %最小流通面積為 Ac1=de1*A1/(4*l1); Ac2=de2*A2/(4*l2); %每側孔度為 sig1=Ac1/Ay1; sig2=Ac2/Ay2; Ap=(2*m1+2)*(l1-1.5*bs2)*(l2-2*bs1);%一次傳熱面積（隔板導熱面積）(㎡) %% 計算質量流速、雷諾數、對流表面傳熱系數、翅片效率和表面效率 %質量流速為 gm1=qm1/Ac1; gm2=qm2/Ac2; %計算雷諾數Re Re1=gm1*de1/mu1; Re2=gm2*de2/mu2; %對于空氣或氣體工質，層流區Re<=1000時，適用Weiting擬合關系式（3-26） %溫流區Re>=2000時，適用Weiting擬合關系式（3-27） %對于過渡區需要根據下式確定Re^*_j, %%%%%%%%%%！！！！！！！！！！！！ %設置判斷語句 %判斷Re1,根據雷諾數爬滿斷面熱側空氣的傳熱系數j1 if Re1<=1000j1=0.483*(ls1/de1)^0.162 * ((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-0.184)*Re1^(-0.536); else if Re1>=2000j1=0.242*(ls1/de1)^(-0.322)*(Deltaf1/de1)^0.089*Re1^(-0.368);elseRe_j=61.9*((ls1/de1)^0.952)*((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-1.1)*Re1^(-0.53);if Re1>=Re_jj1=0.242*(ls1/de1)^(-0.322)*((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(0.089)*Re1^(-0.368);else j1=0.483*(ls1/de1)^0.384 * ((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-0.184)*Re1^(-0.368);endend end %Re_j=61.9*((ls1/de1)^0.952)*((pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-1.1)*Re^(-0.53); %根據題意，Re1>Re_j，因此熱側空氣傳熱系數可用Weiting擬合公式（3-26）確定j %否則用(3-27)確定 %j1=0.242*(ls1/de1)^(-0.322)*((pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(0.089)*Re^(-0.368); %對于冷測的傳熱系數采用下式計算 Pr=2;%Pr暫定為2，需核實，！！！！！！！！！！！！！！！ j2=0.287*Re1^(-0.322)*Pr^(0.167);%%這里的Pr不知道取冷端還是熱端。還是平均數；!!!! %對流傳熱面系數 alp1=j1*gm1*cp1/Pr1^(2/3); alp2=j2*gm2*cp2/Pr2^(2/3); %翅片參數 m1=sqrt(2*alp1*(1+Deltaf1/ls1)/(lam1*Deltaf1)); m2=sqrt(2*alp2*(1+Deltaf2/ls2)/(lam2*Deltaf2)); nf1=tanh(m1*h1)/(m1*h1); nf2=tanh(m2*h2)/(m2*h2); %兩側翅片表面效率為 n01=1-phi1*(1-nf1);%%書上例題公式有Af1，不知其所指？？？？？已解決，使用等式后邊的公式進行計算 n02=1-phi2*(1-nf2); %% 計算壁面熱阻和傳熱系數 lamw=169; Rew=Deltap/(lamw*Ap);%這里的λw是指什么 %對于氣-水換熱器，暫不考慮污垢熱阻，故有 KA1=1/(n01*alp1*A1)+Rew+1/(n02*alp2*A2);%KA1是指KA的倒數 KA=1/KA1; %因為KA=K1A1=K2A2,當以熱流體側的總傳熱面積A1為基準時， %對應的換熱系數為 K1=KA/A1;%% 計算傳熱單元數、換熱器效率和出口流體溫度 W1=qm1*cp1; W2=qm2*cp2; C=W1/W2;%C*=Wmin/Wmax; NTU=KA/W1;%Wmin=W1; %兩流體各自非混流的叉流換熱器效率，此處按德雷克近似關系式計算單個芯體的效率，有 ni=1-exp(((NTU^0.22)/C)*exp((-C*NTU^0.78)-1)); %換熱器總效率為 n1 n1=(((1-C*ni)/(1-ni))^2-1/(((1-C*ni)/(1-ni))^2-C));%n1為設計換熱效率。n為假設效率，第一次計算n=0。74 %此處需要判斷是否符合當初假定的效率！！！！！！ %換熱器的傳熱熱流量為 Phi=n1*W1*(t1_1-t2_1); %流體出口溫度為 t1_11=t1_1-Phi/W1; t2_11=t2_1-Phi/W2; %與假設相對誤差為 detan=abs((n1-n)/n); %補充數組換熱量與效率的關系。mixsum2=[]; %% 計算阻力 detap1=100;%預設的detap1 %比體積計算 p1_1=200*1000; p2_1=100*1000;%任務書所給的初識進口壓力； p1_11=p1_1-detap1; p2_11=p2_1-detap1; R = 287;%是一個常數，定值 v1_1=R*t1_1/p1_1; v1_11=R*t1_11/p1_11; vm1=(v1_1+v1_11)/2;%計算熱側的參數，均為國際單位。 v2_1=R*t2_1/p2_1; v2_11=R*t2_11/p2_11; vm2=(v2_1+v2_11)/2;%計算冷測的參數； %計算熱側阻力 %由于書中圖3-12中查詢K_1和K_11較繁瑣，故將其曲線用線性關系近似代替 K1_1=(-3/7)*sig1+1.342857143; K1_11=(-13/8)*sig1+0.825; K2_1=(-3/7)*sig2+1.342857143; K2_11=(-13/8)*sig2+0.825; %設置判斷語句 %判斷Re1,根據雷諾數爬滿斷面熱側空氣的f if Re1<=1000f1=7.661*(ls1/de1)^0.384 * ((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-0.092)*Re1^(-0.712); else if Re1>=2000f1=1.136*(ls1/de1)^(-0.781)*(Deltaf1/de1)^0.534*Re1^(-0.198);elseRe_f=41*((ls1/de1)^0.772)*((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-0.179)*Re1^(-1.04);if Re1>=Re_jf1=7.661*(ls1/de1)^0.384 * ((Pf1-Deltaf1)/(s1-Deltaf1))^(-0.092)*Re1^(-0.712);else f1=1.136*(ls1/de1)^(-0.781)*(Deltaf1/de1)^0.534*Re1^(-0.198);endend end %此時已經求得f1；計算實際的detap1，實際的命名為detap1_1; %A_1=1-sig1^2+K1_1; %B_1=2*(v1_11/v1_1-1); %C_1=(4*f1*2*l1*vm1)/(de1*v1_1); %D_1=(1-sig1^2+K1_11)*(v1_11/v1_1); %E_1=gm1^2*v1_1/2; %detap1_1=E_1*(A_1+B_1+C_1-D_1); detap1_1=((1-sig1^2+K1_1)+2*(v1_11/v1_1-1)+(4*f1*2*l1*vm1)/(de1*v1_1)-((1-sig1^2+K1_11)*v1_11/v1_1))*(gm1^2*v1_1/2); %計算冷測阻力 %冷測為雙流程，對于單流程預設detap20=80pa，采用相同的算法 %設置判斷語句 %判斷Re1,根據雷諾數爬滿斷面熱側空氣的f if Re2<=1000f2=7.661*(ls2/de2)^0.384 * ((Pf2-Deltaf2)/(s2-Deltaf2))^(-0.092)*Re2^(-0.712); else if Re2>=2000f2=1.136*(ls2/de2)^(-0.781)*(Deltaf2/de2)^0.534*Re2^(-0.198);elseRe_f=41*((ls2/de2)^0.772)*((Pf2-Deltaf2)/(s2-Deltaf2))^(-0.179)*Re2^(-1.04);if Re2>=Re_jf2=7.661*(ls2/de2)^0.384 * ((Pf2-Deltaf2)/(s2-Deltaf2))^(-0.092)*Re2^(-0.712);else f2=1.136*(ls2/de2)^(-0.781)*(Deltaf2/de2)^0.534*Re2^(-0.198);endend end %此時已經求得f2；計算實際的detap2，實際的命名為detap2_1; %A_2=1-sig2^2+K2_1; %B_2=2*(v2_11/v2_1-1); %C_2=(4*f2*2*l2*vm1)/(de2*v2_1); %D_2=(1-sig2^2+K2_11)*(v2_11/v2_1); %E_2=gm1^2*v2_1/2; %detap2_1=E_2*(A_2+B_2+C_2-D_2); detap2_1=(((1-sig2^2+K2_1)+2*(v2_11/v2_1-1)+(4*f2*2*l2*vm2)/(de2*v2_1)-(((1-sig2^2+K2_11)*v2_11)/v2_1))*(gm2^2*v2_1/2)); detap2_2=detap2_1*2;%雙流程壓降為detap2_2 % %% 強度校核%換熱器熱側空氣的入口溫度為90°，由于鋁材料隨著溫度升高強度指標有所下降，故選取100°時的強度進行強度校核。%防銹鋁LF21-M的需應力%sig_Al = 75*1000*1000;sig_Al=23.75*1000*1000;%計算翅片厚度，校核結果的厚度用Deltaf1_1表示Deltaf1_1=((p1_1*2.5)/(sig_Al*1))+0.01;%這里乘1是指phi，phi是一個常數，取1.Deltaf2_1=((p2_1*2.5)/(sig_Al*1))+0.01;%算出來的東西單位是毫米mm。%計算隔板厚度，校核結果用Deltaf1_2表示Deltaf1_2=2.5*sqrt((6*p1_1)/(8*sig_Al))+0.05;Deltaf2_2=2*sqrt((6*p1_1)/(8*sig_Al))+0.05;

總結

以上是生活随笔為你收集整理的板翅式换热器（锯齿形）matlab的的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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