氣氣熱管換熱器計(jì)算書

1、熱管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 1 確定換熱器工作參數(shù)1.1 確定煙氣進(jìn)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(duì)于熱管式換熱器，t1范圍一般在250600之間，對(duì)于普通水-碳鋼熱管的工作溫度應(yīng)控制在300以下.t2的選定要避免煙氣結(jié)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(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù) 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(jì)算時(shí)，熱管的工作溫度一般由煙氣溫度與4倍冷卻介質(zhì)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(zhì)為水，工作溫度為，滿足要求，其相容殼體材料：銅、碳鋼（內(nèi)壁經(jīng)化學(xué)處理）。2.2 確定熱管尺寸對(duì)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(jù)參考文獻(xiàn)熱管技能技術(shù)，音速限功率參考范圍，取，在to=56°C啟動(dòng)時(shí)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(jù)參考文獻(xiàn)熱管技能技術(shù)，攜帶限功率參考范圍，取kw管內(nèi)工作溫度 ti=180時(shí) 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(nèi)徑為管殼厚度計(jì)算由式 式中， 按水鋼熱管的許用壓力選取，由對(duì)應(yīng)的許用230來選取管殼最大應(yīng)力,而故 考慮安全因素，取,管殼外徑:.通常熱管外徑為時(shí)，翅片高度選（一般為熱管外徑的一半），厚度選在為宜，應(yīng)保證翅片效率在0.8以上為好.翅片間距對(duì)干凈氣流??；積灰嚴(yán)重時(shí)取，并配裝吹灰裝置.綜上所述，熱管參數(shù)如下：光管內(nèi)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(shù) 22255012.5148.7翅片

5、節(jié)距：每米熱管長的翅片數(shù)：肋化系數(shù)的計(jì)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(shù)： 2.3 確定換熱器結(jié)構(gòu) 將熱管按正三角形錯(cuò)列的方式排列，管子中心距S'=1.21.5df 取S'=70mm。3 熱力計(jì)算3.1 確定換熱器中熱管的熱側(cè)和冷側(cè)的管長lhlc,以及迎風(fēng)面管數(shù)B 1）確定煙氣標(biāo)準(zhǔn)速度v，一般取2.55m/s，假設(shè)v=4m/s，可得出煙氣迎風(fēng)面的面積A=Vv=400004×3600=2.8m2 2）確定迎風(fēng)面寬度E,取E=1.8m，熱管的熱側(cè)管長lh=AE=2.81.8=1.56m,適當(dāng)取lh=1.5m,并且l

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

7、6 0.65 2）確定煙氣側(cè)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(cè)的最大質(zhì)量流速 Gmax=(Vf)/NFA =40000×0.6083600×1.56 =4.33kg/(m2s) 求煙氣側(cè)流體雷諾數(shù) Rh=(Gmaxdo)/f =4.33×0.02528.6×10-6 =3785 通過Briggs公式，求的煙氣側(cè)流體的對(duì)流換熱系數(shù) 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(cè)的管材導(dǎo)熱系數(shù)=40w/(m) t=tw-t2c=190-120=70 在米海耶夫推薦的1054×106pa下，可推出冷側(cè)流體的對(duì)流換熱系數(shù) hfc=0.122t2.33p0.5 =0.122×702.33×20.5 =3435 w/(

9、m2) 同時(shí) =lf2hf(wf)12 =0.0125×(2×62.340×0.001)12 =0.7 由f和dfdo=2兩參數(shù)，可以查圓形翅片管的肋效率圖，煙氣側(cè)的熱管效率fh=0.85) 算出煙氣側(cè)每米長的熱管的翅片表面積： A1=2×4×df2-do2+dffnf1 =0.62 m2 煙氣側(cè)每米長的翅片和熱管之間的面積： A2=do(1-nff) =0.063 m2 煙氣側(cè)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(cè)的管外有效對(duì)流換熱系數(shù) 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(duì)流換熱系數(shù) hc=hfcAcAc=hfc=3435 w/(m2) 7) 算出總傳熱系數(shù) 參考熱交換器原理與設(shè)計(jì)，可查得煙氣污垢熱阻= 0.001 m2/w 。因此，管壁的導(dǎo)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(cè)總

11、傳熱面積和換熱器所需要的管數(shù) 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(duì)數(shù)平均溫差t2，420200120120，忽略其預(yù)熱過程，因此 t2=tmax-tminlntmaxtmin =300-80/ln30080 =166.4 3) 確定煙氣側(cè)的總傳熱面積A'和換熱器所需要的管數(shù)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(yīng)取整 m=355 根3.5 確定管排數(shù) 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(shù)應(yīng)該是 N=3574 流阻計(jì)算4.1 確定煙氣側(cè)的流阻 對(duì)于圓形翅片管，使用Robinson和Briggs公式 先求出煙氣側(cè)摩擦系數(shù) f=37.86(doGmaxf)-0.316(S'do)-0.927 =37.86×(0.025×4.33228.6&