热管换热器设计计算
确定换热器工作参数
?
1.1 确定烟气进出口温度 t1，t2，烟气流量 V，空气出口温度 ?2，饱和蒸汽压力
pc. 对于热管式换热器， t1 范围一般在 250 C ~ 600 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 . t2 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 . 空气入口温度 ? 所选取的各参数值
1
如下：
烟 气 流 量 饱 和 蒸汽 空气 出口 空气入口 排烟 入口 排 烟 出口
V
压力 pc
温度
?
温度
?
温度 t1
温度 t2
?
?
2
1
m2/h
0.2MPa
120
°C
20
°C
420° C
200 ° C
确定换热器结构参数
2.1 确定所选用的热管类型
烟气定性温度： ?
?+?
420 ° C+200 °C
1 2
=
= 310 °C
=
2
2
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：
?
420 °C+152 °C×4
烟气入口处： ?=
?1+? ×4
= 180 °C
2
=
?
5
5
?
200 °C+20 °C×4
烟气出口处： ?
?+?
×4
°
2
1
=
=
5
= 56 C
5
选取钢 - 水重力热管，其工作介质为水，工作温度为
30o C ~ 250o 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
?
?= 1.64√
1
?(?) 2
? ?
根据参考文献《热管技能技术》 ，音速限功率参考范围，取 Q
C
4kW ，在?
?=
56°C启动时
3
? = 0.1113?/?
?= 0.165 ×105 ?
?= 2367.4?/?
?
?
因此 ?= 1.64√ 1 = 10.3?
2
? ?
由携带极限确定所要求的管径
1.78 ×?
? =
√
?
-1 ?4
-1
?4
-2
1?4
?
)
[
-
+ ?
?]
?(?
?
?(?
?
根据参考文献《热管技能技术》 ，携带限功率参考范围，取 Q ent
4 kw
管内工作温度 ?
℃时
?= 180
3
? = 886.9?/?
?
3
? = 5.160?/?
?= 2013?/?
431.0 10 4 N / m
因此?
-1
-1
1.78
×4
1
?
?
-2
-4
?
?= √
4 +5.16
[g× 431.0
]
4
? × 2013 × (886.9
4 )
× 10 (886.9-5.160)
13.6mm
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
PV d i
S
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
MAX 14kg/mm 2 , 而
1
2
[ ]
4
MAX 3.5kg / mm
故
28.5
0.022
S
0.896mm
200
3.5
考虑安全因素，取 S
1.5mm, 管壳外径 : d f di 2S
22 2 1.5 25mm .
通常热管外径为 25 ~ 38mm 时，翅片高度选 10 ~17 mm（一般为热管外径的一
半），厚度选在 0.3 ~1.2mm 为宜，应保证翅片效率在
0.8 以上为好 . 翅片间距对
干净气流取 2.5 ~ 4mm；积灰严重时取 6 ~12 mm ，并配装吹灰装置 . 综上所述，
热管参数如下：
光管内径
光管外径
翅片外径
翅片高度
翅片厚度
翅片间距
肋化系数
di /mm
do /mm
d f
/mm
l f /mm
f /mm
Sf /mm
22
25
50
12.5
1
4
8.7
翅片节距： Sf'
Sff
4
1 5mm
每米热管长的翅片数：
nf
1000
1000
S'f
200 / m
5
肋化系数的计算：
每米长翅片热管翅片表面积
Af
[2
4
( d 2f do2 )
d f f ] n f 1
每米长翅片热管翅片之间光管面积
Ar do (1 nf f )
每米长翅片热管光管外表面积
Ao
do
Af
[2
(d f2
do2 )
d f
f ] nf 1
do
(1 nf f )
Ar
4
肋化系数：
d
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