气气热管换热器计算书

气气热管换热器计算书(共7页)
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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t1，t2，烟气流量V ，空气出口温度，饱和蒸汽压
力p c.对于热管式换热器，t1范围一般在250C ~600C 之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C
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180C
..所选取的各参数值如下：
烟气流量
V 饱和蒸汽
压力p c
空气出口
温度
空气入口
温度
排烟入口
温度t1
排烟出口
温度t2
40000m2/h 120°C 20°C420°C 200°C
2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：= =
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：
选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为30C~250C，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
根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范围，取C Q 4kW =，在
启动时
因此
由携带极限确定所要求的管径
根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取4Q ent =kw 管内工作温度
时
4431.010/N m δ-=⨯
因此
考虑到安全因素，最后选定热管的内径为
m m 22d i =
管壳厚度计算由式
]
[200d P S i
V σ=
式中，V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取，由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm σ=,而
2MAX 1
[] 3.5/4
kg mm σσ==
故 0.896mm 3.5
2000.022
28.5S =⨯⨯=
考虑安全因素，取 1.5S mm =,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f =⨯+=+=. 通常热管外径为25~38mm 时，翅片高度选10~17mm （一般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm 为宜，应保证翅片效率在以上为好.翅片间距对干净气流取2.5~4mm ；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：
翅片节距：'415f f f S S mm δ=+=+= 每米热管长的翅片数：'10001000
200/5
f f n m S === 肋化系数的计算：
每米长翅片热管翅片表面积
22
[2()]14
f f o f f f A d d d n π
πδ=⨯
⨯-+⋅⋅⋅⋅
每米长翅片热管翅片之间光管面积
(1)r o f f A d n πδ=⋅⋅-⋅
每米长翅片热管光管外表面积
o o A d π=⋅ 肋化系数：22
[2()]1(1)
4
f o f f f o f f f r
o
o
d d d n d n A A A d π
πδπδβπ⨯⨯-+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅-⋅+=
=
⋅
22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)
8.70.025
⨯-+⨯⨯+⨯-==
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
取。

3 热力计算
确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长
,以及迎风面管数B
1）确定烟气标准速度v ，一般取~5m/s ，假设v =4m/s ，可得出烟气迎风面的面
积
2）确定迎风面宽度E ,取E =，热管的热侧管长
,适当取
,并且
,。

3）求出迎风面的管数B ，
,B 为整数，应取B =26，因此实际的迎风面的宽度
,同时实际的迎风面面积
,实际的速度是。

确定传热系数 1）烟气定性温度：,从而确定烟气的物性参
数：
310
2）确定烟气侧管束的最小流通截面积
求烟气侧的最大质量流速
求烟气侧流体雷诺数
=3785
通过Briggs公式，求的烟气侧流体的对流换热系数
3) 假定热管管壁温度
4) 由可以在查出热管侧的管材导热系数
在米海耶夫推荐的下，可推出冷侧流体的对流换热系数
同时
由两参数，可以查圆形翅片管的肋效率图，烟气侧的热管
效率
5) 算出烟气侧每米长的热管的翅片表面积：
烟气侧每米长的翅片和热管之间的面积：
烟气侧管外每米长的热管的管外总面积：
6) 算出烟气侧的管外有效对流换热系数
算出冷流体管外有效对流换热系数
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。

因此，管壁的导热热阻为
确定烟气侧总传热面积和换热器所需要的管数
1）算出传热量
由于热平衡，并且考虑到6%的综合热损
2) 确定对数平均温差，忽略其预热过程，因此
3) 确定烟气侧的总传热面积和换热器所需要的管数m
=
应取整m=355 根
确定管排数
取整排
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
=
烟气侧的压力降
确定引风机的功率增量
为电动机效率，通常取。