氣氣熱管換熱器計算書

1、熱管換熱器設計計算 1 確定換熱器工作參數1.1 確定煙氣進出口溫度t1，t2，煙氣流量V，空氣出口溫度t2c，飽和蒸汽壓力pc.對于熱管式換熱器，t1范圍一般在250600之間，對于普通水-碳鋼熱管的工作溫度應控制在300以下.t2的選定要避免煙氣結露形成灰堵及低溫腐蝕，一般不低于180.空氣入口溫度t1c.所選取的各參數值如下：煙氣流量 V飽和蒸汽壓力 pc空氣出口溫度 t2c 空氣入口溫度 t1c排煙入口溫度 t1排煙出口溫度 t240000m2/h 0.2MPa 120°C 20°C420°C 200°C2 確定換熱器結構參數 2.1 確定所選用

2、的熱管類型煙氣定性溫度： tf=t1+t22 =420°C+200°C2=310°C在工程上計算時，熱管的工作溫度一般由煙氣溫度與4倍冷卻介質溫度的和的平均值所得出：煙氣入口處： ti=t1+t2c×45=420°C+152°C×45=180°C煙氣出口處：to=t2+t1c×45=200°C+20°C×45=56°C 選取鋼-水重力熱管，其工作介質為水，工作溫度為，滿足要求，其相容殼體材料：銅、碳鋼（內壁經化學處理）。2.2 確定熱管尺寸對于管徑的選擇,由音速極限

3、確定所需的管徑dv=1.64Qcr(vpv)12根據參考文獻熱管技能技術，音速限功率參考范圍，取，在to=56°C啟動時v=0.1113kg/m3pv=0.165×105par=2367.4kJ/kg因此 dv=1.64Qcr(vpv)12=10.3mm由攜帶極限確定所要求的管徑dv=1.78×Qentr(L-14+v-14)-2g(L-v14根據參考文獻熱管技能技術，攜帶限功率參考范圍，取kw管內工作溫度 ti=180時 L=886.9kg/m3 v=5.160kg/m3 r=2013kJ/kg 因此 dv=1.78×4×2013×

4、(886.9-14+5.16-14)-2g×431.0×10-4(886.9-5.160)14 =13.6mm 考慮到安全因素，最后選定熱管的內徑為管殼厚度計算由式 式中， 按水鋼熱管的許用壓力選取，由對應的許用230來選取管殼最大應力,而故 考慮安全因素，取,管殼外徑:.通常熱管外徑為時，翅片高度選（一般為熱管外徑的一半），厚度選在為宜，應保證翅片效率在0.8以上為好.翅片間距對干凈氣流??；積灰嚴重時取，并配裝吹灰裝置.綜上所述，熱管參數如下：光管內徑/mm光管外徑 /mm翅片外徑/mm翅片高度/mm翅片厚度/mm翅片間距/mm肋化系數 22255012.5148.7翅片

5、節(jié)距：每米熱管長的翅片數：肋化系數的計算：每米長翅片熱管翅片表面積每米長翅片熱管翅片之間光管面積每米長翅片熱管光管外表面積肋化系數： 2.3 確定換熱器結構 將熱管按正三角形錯列的方式排列，管子中心距S'=1.21.5df 取S'=70mm。3 熱力計算3.1 確定換熱器中熱管的熱側和冷側的管長lhlc,以及迎風面管數B 1）確定煙氣標準速度v，一般取2.55m/s，假設v=4m/s，可得出煙氣迎風面的面積A=Vv=400004×3600=2.8m2 2）確定迎風面寬度E,取E=1.8m，熱管的熱側管長lh=AE=2.81.8=1.56m,適當取lh=1.5m,并且l

6、hlc=31,lc=0.5m。 3）求出迎風面的管數B，B=ES'=1.80.07=25.7,B為整數，應取B=26，因此實際的迎風面的寬度E=0.07×26=1.82m,同時實際的迎風面面積A'=E×lh=1.82×1.5=2.73m2,實際的速度是v'=vA'=400003600×2.73=4.07m/s。3.2 確定傳熱系數 1）煙氣定性溫度：tf=t1+t22=420+2002=310,從而確定煙氣的物性參數： tfkg/m3cpkJ/(kg)fw/(m)fpaspf 310 0.608 1.1254.93 28.

7、6 0.65 2）確定煙氣側管束的最小流通截面積 NFA=S'-do -2(lffnf)lhB =0.07-0.025-2×(0.0125×0.001×200)×1.5×26 =1.56m2 求煙氣側的最大質量流速 Gmax=(Vf)/NFA =40000×0.6083600×1.56 =4.33kg/(m2s) 求煙氣側流體雷諾數 Rh=(Gmaxdo)/f =4.33×0.02528.6×10-6 =3785 通過Briggs公式，求的煙氣側流體的對流換熱系數 hf=0.1378Rh0.718

8、f13(Sflf)0.296fdo =0.1378×(3785)0.718×(0.65)13×(412.5)0.296×(4.93×10-20.025) =62.3 w/(m2) 3) 假定熱管管壁溫度 tw=(t1+t22+t1c+t2c2)2=190 4) 由tw可以在查出熱管側的管材導熱系數=40w/(m) t=tw-t2c=190-120=70 在米海耶夫推薦的1054×106pa下，可推出冷側流體的對流換熱系數 hfc=0.122t2.33p0.5 =0.122×702.33×20.5 =3435 w/(

9、m2) 同時 =lf2hf(wf)12 =0.0125×(2×62.340×0.001)12 =0.7 由f和dfdo=2兩參數，可以查圓形翅片管的肋效率圖，煙氣側的熱管效率fh=0.85) 算出煙氣側每米長的熱管的翅片表面積： A1=2×4×df2-do2+dffnf1 =0.62 m2 煙氣側每米長的翅片和熱管之間的面積： A2=do(1-nff) =0.063 m2 煙氣側管外每米長的熱管的管外總面積： A3=A1+A2=0.62+0.063=0.683 m2 6) 算出煙氣側的管外有效對流換熱系數 hf'=hf(A2+fhA1)

10、A3 =62.3×0.063+0.8×0.620.683 =51 w/(m2) 算出冷流體管外有效對流換熱系數 hc=hfcAcAc=hfc=3435 w/(m2) 7) 算出總傳熱系數 參考熱交換器原理與設計，可查得煙氣污垢熱阻= 0.001 m2/w 。因此，管壁的導熱熱阻為 '=do2lndodi=4×10-5 m2/w K=11hf+'+'lhlc+1hflhlc+ =1（151×8.7+4×10-5+4×10-5×3+33435+0.001） =233.3 w/(m2) 3.4 確定煙氣側總

11、傳熱面積和換熱器所需要的管數 1）算出傳熱量 Qh=Vfcp(t1-t2) =400003600×0.608×1.125×220 =1672 kw 由于熱平衡，并且考慮到6%的綜合熱損 Qc=Qh1-6%=1571.68 kw 2) 確定對數平均溫差t2，420200120120，忽略其預熱過程，因此 t2=tmax-tminlntmaxtmin =300-80/ln30080 =166.4 3) 確定煙氣側的總傳熱面積A'和換熱器所需要的管數m A'=(Qh+Qc)2Kt2 =(1672+1571068)×103/(2×233.3×166.4) =41.8 m2 m=A'dolh =41.8(3.14×0.025×1.5) =354.9 應取整 m=355 根3.5 確定管排數 N=mB=35526=13.6 取整N=14 排 按之前說的，以正三角方式排列，即以26、25依次排列，這樣總共的管數應該是 N=3574 流阻計算4.1 確定煙氣側的流阻 對于圓形翅片管，使用Robinson和Briggs公式 先求出煙氣側摩擦系數 f=37.86(doGmaxf)-0.316(S'do)-0.927 =37.86×(0.025×4.33228.6&