在工业生产、暖通空调、能源回收以及化工流程等众多领域，热交换器作为实现热量传递的核心设备，性能直接关系到系统的能效与运行稳定性，而衡量热交换器传热性能的关键指标之一，就是传热系数（通常用符号 U 表示），那么热交换器传热系数的计算公式究竟是什么？它又受到哪些因素影响？艾克森将为您深入解析。
一、什么是传热系数？
传热系数，也称为总传热系数（Overall Heat Transfer Coefficient），是指在单位换热面积、单位温差条件下，热交换器两侧流体之间传递热量的能力，单位通常为瓦每平方米开尔文（W/(m²·K)），传热系数越大，说明热交换器的传热效率越高，设备越紧凑。
在实际传热过程中，热量从热流体传递到冷流体需要经过多个环节：首先是热流体通过对流将热量传递给换热壁面，然后热量通过固体壁面导热，再通过对流传递给冷流体，因此整体传热系数是这些环节综合作用的结果。
二、传热系数的基本计算方式
热交换器的整体传热系数可以通过“热阻串联”原理来计算，具体来说，总热阻等于各个传热环节热阻之和，而传热系数就是总热阻的倒数。
完整的计算表达式可描述为：
1 除以传热系数 U = 1 除以热侧对流传热系数 + 壁厚除以壁面材料导热系数 + 1 除以冷侧对流传热系数 + 热侧污垢热阻 + 冷侧污垢热阻
其中：
热侧对流传热系数 和 冷侧对流传热系数 反映了流体与换热表面之间的换热能力；
壁厚除以导热系数 表示固体壁面本身的导热阻力；
污垢热阻 则是由于长期运行后换热表面结垢或沉积物形成所增加的额外热阻。
这个公式说明，任何一个环节的热阻增大，都会导致整体传热系数下降，从而降低换热效率。
三、影响传热系数的关键因素
流体的物理性质：如粘度、密度、比热容和导热能力，都会直接影响对流传热效果。
流动状态：湍流状态下的传热效率远高于层流，因此适当提高流速有助于增强换热。
换热表面结构：采用波纹板、翅片管、螺纹管等强化传热结构，可以显著提升对流传热系数。
污垢与结垢问题：运行时间越长，换热表面越容易积聚污垢，增加热阻，降低传热性能。
材料选择：使用导热性能优良的材料（如不锈钢、铜合金等）可减小壁面导热热阻。
四、工程中的简化处理
在实际工程设计中，如果换热器壁面非常薄且材料导热性能良好（例如常见的不锈钢板式换热器），壁面导热热阻通常可以忽略不计，同时在设备初期运行阶段或维护良好的情况下，污垢热阻也可暂不考虑，此时，传热系数的计算可简化为：
1 除以传热系数 U ≈ 1 除以热侧对流传热系数 + 1 除以冷侧对流传热系数
此外针对不同类型的热交换器（如板式、壳管式、空气冷却器等），工程师常结合平均温差法（LMTD法）或效能-传热单元数法（NTU-ε法）进行系统级计算，并借助专业软件进行模拟优化，以获得更精确的设计参数。
五、艾克森热交换器：以高传热系数打造节能设备
作为国内热交换设备制造商，艾克森热交换器厂家始终聚焦于提升产品传热性能，我们通过优化流道设计、采用高导热不锈钢材料、引入人字形波纹板片结构，促进流体湍流，使传热系数比传统设备高出30%以上，同时模块化结构便于拆卸清洗，控制污垢积累，确保设备长期稳定运行。
无论您身处暖通、制冷、电力、石化还是食品医药行业，选择艾克森，就是选择更高能效、更低能耗、更可靠的热交换解决方案。
掌握热交换器传热系数的计算原理，不仅有助于科学选型和系统优化，更是实现绿色低碳、节能减排目标的重要基础，如果您对传热系数计算、设备选型或定制化换热方案有需求，欢迎联系艾克森专业团队，我们将为您提供技术支持与高品质产品服务。
艾克森热交换器：https://www.accessen.cn/

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