1、热管换热器设计计算 1确定换热器工作参数 1.1确定烟气进出口温度tl , t2,烟气流量V,空气出口温度1 -,饱 和蒸汽压力Pc.对于热管式换热器，ti范围一般在250 C600 C之间，对 于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在 300 C以下.12的选定要避免烟气 结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于 180 C.丨.1 .所选取的 各参数值如下： 烟 饱和 空气 气流 蒸汽压力 出口温度 量 Pc V nVh 120 C 空气 排烟 排烟 入口温度 入口温度 出口温度 11 t 2 420 20 C C 200 C 9 2 确定换热器结构参数 灯 + 切 420* C * 2

　　2、00 C 2.1确定所选用的热管类型 烟气定性温度：y -=二310 G 在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与 4倍冷却介质温度的和 的平均值所得出: 烟气入口处： 烟气出口处：t 选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为 3O：C250：C，满足要 求，其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。 2.2确定热管尺寸 对于管径的选择，由音速极限确定所需的管径 % 二 1.64 1 r( P 根据参考文献热管技能技术，音速限功率参考范围，取 Qc 4kW，在 .启动时 pv = 0. 1113kg/m3 = 0. 165 X 1Obpa r = 2367. 4kJ/kg 因此

　　3、dv = 1, 641 - 10 3rm Qf f p 沖J1 由携带极限确定所要求的管径 1,78 x Qflfit 日八j 7 一 i .- n r(p L斗 + Pv 1 /- 2 f Ig 6 ( p L - P J ；4 根据参考文献热管技能技术，携带限功率参考范围，取Qent 4kW 管内工作温度 二时 p L = 886. 9kg/m3 Pv = 5 l60kg/mJ r = 2013kJ/kg 431.0 104 N/m dv = J弓 -i/i/1 q TT X 2013 X (086 9+ 5.165 e x 431.0 x 10_ 4 (606. 9-5.160) 二 1

　　4、3- 6mn 考虑到安全因素，*后选定热管的内径为 di 22mm 管壳厚度计算由式 Pvdi 200 式中，Pv按水钢热管的许用压力 28.5kg/mm2选取，由对应的许用 230 C 来 选取管壳*大应力 2 max 14kg/mm ,而 12 max 3.5kg/mm 4 28.5 0.022 0.896mm 200 3.5 考虑安全因素, 取 S 1.5mm,管壳外径：dfdi 2S 22 2 1.5 25mm . 通常热管外径为25 38mm时，翅片高度选1017mm （一般为热管外径的 一半），厚度选在0.31.2mm为宜，应保证翅片效率在以上为好.翅片间距对干 净气流取2.5 4

　　5、mm ;积灰严重时取6 12mm，并配装吹灰装置.综上所述，热 管参数如下: 光管 光管 翅片 翅片 翅片 翅片 肋化 内径 外径 外径 高度 厚度 间距 系数 dj/mm do/mm df/mm lf /mm f /mm Sf /mm 22 25 50 1 4 翅片节距：Sf Sf f 4 1 5mm 每米热管长的翅片数：“詈呼200/m 肋化系数的计算： 每米长翅片热管翅片表面积 Af 2 ； (d2 d；)df f nf 1 4 每米长翅片热管翅片之间光管面积 Ard o (1 nf f) 每米长翅片热管光管外表面积 Aodo 2 2 A A 2 (df do)df f nf 1d。(1

　　6、 nf f) 肋化系数：J Aodo 0.5 (0.0520.0252)0.05 0.001 200 0.025 (1 0.2) 8.7 0.025 确定换热器结构 将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距 S = 取丫- I O 3 热力计算 确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长I，以及迎风面管数B 1 )确定烟气标准速度v，般取5m/s,假设v=4m/s,可得出烟气 V丁 迎风面的面积一 2 )确定迎风面宽度E取E=，热管的热侧管长Ik二纟二苔二1.56m, 适当取5叫并且Mg二%,几* = 0.5m。 3 )求出迎风面的管数B, i ,B为整数， 应取B=26，因此实际的迎风面

　　7、的宽度E二0 07 X 26二1 82m,同时实际 的迎风面面积A = E X lh = 1 82 X 1.5 = 2. 73m?实际的速度是 ”. 甘二A 二阪丈?石二 4. O7m/So 确定传热系数 t Pf Pf Hf kg/rn3 |kj/(kg O /& - C) pa - s 310 1 )烟气定性温度: 烟气的物性参数： tf = ti + t?/2 WC I 2(XTC 1 :,从而确定 2) 确定烟气侧管束的*小流通截面积 NFA 二(s - d0 ) - 2 (If nf)丨h - B =(0. 07 - 0. 025) - 2 X (0,0125 X 0.0

　　8、01 X 200) X 1,5 X 26 =1.56m2 求烟气侧的*大质量流速 扁二 Pf)/NFA = X 0.608/3600 X 1.56 =4. 33kg/ (m2 s) 求烟气侧流体雷诺数 Rh = OSmix d0) / T) f 4.33 X 0. 025/28, 6 X 10 _ 6 =3785 通过Briggs公式，求的烟气侧流体的对流换热系数 L &计 kJ hf 二 0. 1378 R W ” 亍 .石 x _ta140.皐 P3 x 10- 3 =0.1378 X (3785) 710 X (0 65)J X (而 X (-) =62 3 w/ * yC)

　　9、3) 假定热管管壁温度 4) 由认可以在查出热管侧的管材导热系数 X二40w/(m - ts = 190 C - 12OSC = 70aC 在米海耶夫推荐的10&4 X l06pa下，可推出冷侧流体的对流换热系 数 hf = 0. 122 At3* 二 0.122 X 70? 33 二 3435 w/(m7 同时二I卩闻(入厂mF = 0.0125 X 二 0,7 由打和比他二2两参数，可以查圆形翅片管的肋效率图，烟气侧 的热管效率ri f = 0- 8 5) 算出烟气侧每米长的热管的翅片表面积： A1 = 2 X j X (df -+ n dfrf 1 二 0. 62 m? 烟气侧每米长的翅

　　10、片和热管之间的面积： Aj = n - do - (1 nf 6 二 0 063 m3 烟气侧管外每米长的热管的管外总面积： Ag = Ai 4= 0. 62 + 0. 063 = 0. 683 6) 算出烟气侧的管外有效对流换热系数 hf - hf * (A2 + T| !f AiJ/A 二 62 3 X CO. 063 + 0. 8 X 0 62)/0. 683 =51 w/(m7 算出冷流体管外有效对流换热系数 民二 h= h? = 3435 w/ (m2 C) 7) 算出总传热系数 参考热交换器原理与设计，可查得烟气污垢热阻 E -六 I 吋-4 X 10 m2 j C/w ；：-:；

　　11、计； 飞r。因此，管壁的导热热阻为 /(可4丽 4 X 10-5 + 4 X 10- & X 3 + 0 001) 二 233, 3 “(显C) 确定烟气侧总传热面积和换热器所需要的管数 )算出传热量 Oh - V Pf Cp(tl - t2) 牆 X 0.608 X 1, 125 X 220匕 二 1672 kw 由于热平衡，并且考虑到6%勺综合热损 Qq 二 (1 -右切二 1571 68 kw 2) 确定对数平均温差g 42QC-*?OOC l70bC120C n. %in ，忽略其预热过程，因此 *, 30QC =300 C - 80 C/1 口擁 =166 .4 C 3) 确定烟气侧的总传热面积和换热器所需要的管数m A = (Oh + 0)/2 K Ats I = (1672 + ) X 103/(2 X 233.3 X 166.4) 二 41 - 8 m7 m = A /n 咖 I 二 41.9/(3, 14 x 0, 025 X 1.5) 应取整m=355根 确定管排数 -:-炸八-以取整I 排 按之前说的，以正三角方式排列，即以 26、25依次排列，这样总 共的管数应该是N=357 4 流阻计算 确定烟气侧的流阻 对于圆形翅片管，使用 Robinson和Briggs公式 先求出烟气侧摩擦系数 f = 37 - /

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