要选择正确的换热器或油冷却器,必须首先确定应用所需的散热性能。使用下面给出的示例:
选择冷却液
第1步:应用数据
- 液体类型:水
- 所需热负荷(Q):3,300 W(11,263 BTU/小时)
- 进液温度(Tliquid in):80°C(176°F)
- 进气温度(Tair in):21°C(70°F)
- 液体流速:2 gpm(7.6 LPM)
第2步:选择换热器产品系列
根据流体兼容性选择铝、铜或不锈钢换热器。铝管通常用于输送轻油或乙二醇和水溶液。铜通常用于输送水。不锈钢用于输送去离子水或腐蚀性流体。
第3步:计算初始温差
用进入换热器的进液温度减去进气温度。
ITD = Tliquid in - Tair in = 80°C - 21°C = 59°C或(176°F - 70°F = 106°F)
第4步:计算所需性能(Q/ITD)
用所需的热负荷(Q)除以上面在第3步中的ITD。

第5步:选择合适的换热器型号
请查看所选换热器的热性能图(参见6000系列铜换热器和OEM旋管、Aspen系列和4000系列不锈钢换热器以及ES系列铝换热器的性能图)。在7.5 LPM(2 gpm)下超过56 W/°C(使用标准风扇)的任何换热器都是可以接受的。如下图所示,换热器6210在60 Hz Marin风扇管线的交点处达到56 W/°C,因此可以满足所需性能。

第6步:确定液体压降
根据给定的数据,我们知道泵需要以2 gpm(7.5 LPM)的速度供水。利用6210曲线的液体侧压降图表,x轴上2 gpm(7.5 LPM)点的垂直线与6210曲线交点表明,通过6210的压降为8 psi(0.55 bar)。选择的泵必须克服该压降,才能确保流速达到2 gpm(7.5 LPM)。


第7步:确定空气压降
热性能图表上的垂直线表示我们的标准风扇在60 Hz下提供的空气流速(Marin风扇空气流速为190 CFM)。此空气流速与空气侧压降上的6210图的交点表明,通过6210的空气侧压降为0.24 英寸水柱(55帕斯卡)。
冷却空气特性
在机柜冷却应用中,空气比液体热。在这种情况下,ITD是进入换热器的热空气与进入换热器的冷却液体之间的温差。您可能需要使用热负荷和进入机柜的冷空气的温度来计算温升。
示例:机柜冷却应用
您正在冷却包含会产生2400 W热量的电子元件的机柜。机柜中的空气不得超过55°C。应该选择哪种换热器,进入电子机柜的冷空气的温度是多少?
第1步:应用数据
液体类型:水
所需热负荷(Q):2,400 W(8,189 BTU/小时)
进液温度(Tliquid in):20°C(68°F)
机柜中的最高空气温度(Tair in):55°C(131°F)- 这是进入换热器的热空气的温度
液体流速:2 gpm(7.6 LPM)
第2步:计算初始温差
用进入换热器的进气温度减去进液温度。
ITD = Tair in - Tliquid in = 55°C - 20°C = 35°C (或131°F - 68°F = 63°F)
第3步:计算所需性能(Q/ITD)
用所需的热负荷(Q)除以上面在第2步中的ITD。
第4步:选择合适的换热器型号
请查看所选换热器的热性能图(参见6000系列和OEM旋管铜换热器、Aspen系列和4000系列不锈钢换热器以及ES系列铝换热器的性能图)。在2 gpm(7.6 lpm)下超过68.6 W/°C(使用标准风扇)的任何换热器都是可以接受的。采用水作为冷却液时,建议使用铜换热器。如下图所示,6310超出了所需的性能,使用我们的Ostro风扇时,提供的Q/ITD约为76 W/°C。


备选尺寸计算公式
在给定流体流速和比热的情况下,可使用一般的导热公式来计算热负荷和流体温度变化。
可使用以下公式计算水和空气的ṁ:
技术图书馆的《热参考指南》中找到的温度变化图绘制了常见导热介质(空气、水、油和50% EGW混合物)的上述公式,如果您知道热负荷和流体流速,则可以通过一种简单的方式来查找ΔT。
了解和比较我们的换热器部分款式及其性能。


添加换热器时的风扇注意事项
将换热器集成到您的系统中
在设计液体冷却回路时,与风扇和热交换器配对以及将组件安装到系统中有若干注意事项。本应用笔记检查这些考虑因素,即使用气门、流量方向以及体积和质量流速如何影响风扇选择和集成。
全会


气门使风扇与热交换器散热片距离,以确保空气分布在热交换器的整个面上。
如果风扇离热交换器太近,则热交换器的有效尺寸将减小到大约风扇的大小(图 1)。由于空气现在通过较小的区域,结果是空气侧压降较高,气流减少。较小的有效换热器区域和减少气流相结合,减少了传热。
当放置与热交换器的正确距离时(参见图 2),风扇将空气在整个热交换器的散热片区域移动。由于气流分布在较大区域,因此会导致较低的压降,因此空气流量更大,性能更好。
为了从热交换器获得最大性能,风扇、气门和热交换器之间的连接必须密封,以避免空气泄漏并确保所有空气流经热交换器。
Boyd 的大多数标准热交换器在最佳距离处具有一体式风扇板和增压室,以实现良好的空气流动。这将提高将热交换器集成到系统中时的性能。
风扇放置
多种条件(包括性能、风扇寿命和噪音)会影响风扇放置。
性能
如果对气流没有外部限制,风扇在给定电阻上移动相同数量的空气,无论它是推还是拉。这意味着,如果您只是将风扇连接到开放空间中的热交换器,则无论在热交换器上推或拉空气,性能差别都很小。如果风扇将空气推过热交换器,进入热交换器的空气可能会轻微温度升高,因此由于风扇产生的热量,性能会下降。在大多数情况下,这是微不足道的。
但是,如果空气路径受到约束,就像在机柜冷却应用中一样,一个方向的限制可能低于另一个方向,从而导致性能差异。需要逐案评估这种情况。
风扇生活
与所有电气设备一样,风扇的电机在暴露于较冷的温度时将持续更长时间。当风扇在 60°C 空气中操作时,与 20°C 相比,使用寿命可缩短 55%。如果要冷却液体,最好将冷空气推过热交换器,以便冷空气通过风扇的马达。相反,如果您正在冷却空气,如果风扇通过热交换器吸入空气,风扇的使用寿命和性能将会提高。
噪声
将风扇定向到离操作员最远的热交换器的一侧,将空气排出,从而提供最安静的操作。可能影响风扇噪音水平的其他因素包括总体气流、铲刀尺寸和设计以及风扇工作速度。更大、更慢的风扇比小型高速风扇更安静。
体积流量和质量流
冷却能力取决于质量流速。风扇提供恒定的体积流,而不是恒定的质量流。质量流量和体积流量与空气密度有关。登斯空气提供更高的质量流速,因此提供了更好的热交换器性能。
空气的密度由压力和温度决定。在 59°F 的温度和 14.7 psia 的压力下,空气的密度为 0.076 磅/英尺3。增加温度或降低压力会导致密度降低。在高温和高度下工作时,需要更多的体积流量来补偿这种较低的密度。
例如,我们配备马林风扇的 6210 个换热器的气流速率为 225 cfm。在 59°F 和 14.7 psa 压力下,这相当于 17.1 磅/分钟的质量流速。然而,在20,000英尺的海拔高度,质量流速小于此值的一半。图 3 显示了质量流速如何随海拔和温度而变化。
