热管换热器及设计计算

• 常规设计计算法与常规间壁式换热器相似 将热管群看成是一块热阻很小的“间 壁”，热流体通过“间壁”的一侧不断冷却， 冷流体通过“间壁”的另一侧不断被加热。
主要原始数据
• 排烟烟气流量4507m3/h 温度240-260℃ • 预热空气流量3800m3/h 进口温度20℃ 出口温度160-170℃ • 热管工质-水 管壳材料-20号锅炉无缝钢管 • 翅片材料-低碳钢 焊接方式-高频焊接 • 光管外径0.032m 热管内径0.027m • 热管全长2m 翅片高度0.015m
热管换热器应用
• 石油化工中的余热回收
热管换热器体积小、布置灵活、可控制露点腐蚀，在 石油化工的加热炉余热利用应用广泛。近年来，随着对能 源利用率的要求提高， 要求排烟温度降低到120℃以下， 设备和热管会遇到露点腐蚀的问题。于是开发了耐腐蚀搪 瓷热管，搪瓷热管式在普通碳钢（翅片管）外涂一层耐酸 搪瓷。搪瓷厚度为0.2mm，不易结垢积灰，耐磨损、抗腐 蚀。 搪瓷热管的制造成本较不锈钢低，抗腐蚀性比不锈钢 高很多，其抗腐蚀性和经济性有很大优势，特别是有很好 的抗硫酸露点腐蚀能力。
主要设计步骤
• 计算传热量、空气流出口温度和对数平均 温差 • 确定引风面积、迎风面管排数 • 求总传热系数 • 求加热侧总传热面积、热管换热器根数 • 求换热器纵深方向排数 • 求流体通过热管换热器的压力降
设计计算结果
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2 18 . 5W /( m C ) 总传热系数 加热侧总传热面积 91 . 7 m 2 热管根数 95根 热侧压降 511Pa 冷侧压降 290Pa 经济性核算 设备初投资 2.9万元 设备电耗 1.5KW 全年操作费用6300元 每年节约油耗140.77t/ 年 年节约费用16.1万 成本回收期两个月
热管换热器及设计计算
报告人： 张 依 时间：2010年5月23日
主要内容
• • • • • • 热管介绍 热管换热器分类 热管换热器设计计算 热管技术的应用 螺旋板换热器介绍 螺旋板换热器设计计算
热管的介绍
• 热管一般由管壳、毛细多孔材料 吸液芯和工作介质组成。 • 在蒸发段吸热热量气化成气体； • 在冷凝段放出气化潜热热凝结成 液体； • 在工业利用中，工作介质依靠重 力从冷凝段回流到加热段，这种 热管称为重力热管或两相热虹吸 管。
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器是两张平行的钢板在卷 床上卷制成两个螺旋通道的螺旋体,加上顶盖 和接管而构成的。螺旋板式换热器使气体成 螺旋形流动，其内外面间隔通道互相贴近,结 构紧凑，在同样体积相同、阻力降相同的情 况下,传热面要较列管换热器为大。 螺旋板式换热器较多采用液-液换热。
螺旋板式换热器分类
热管换热器分类
• 热管换热器是一种热流体和冷流体互不接触的 表面式换热器。 • 整体式热管换热器
• 分离式热管换热器
• 回转式热管换热器 • 热管ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热锅炉
热管换热器设计计算
• • • • 目前热管换热器大多数用作气-气换热。 主要任务是求总传热系数U 选择适当的标准迎面风速，限制在2~3m/s 管外加翅片，提高气-气换热时的传热系数
1、按流动方式分 • 逆流型 • 错流型 • 混合型 2、按焊接方式分 • “Ⅰ”型 螺旋体端面全部焊 接 • “Ⅱ”型 螺旋体端面交错焊 接 • “Ⅲ”型 四张钢板卷制
螺旋板式换热器设计计算
• 设计条件 热流体5.2t/h 进口温度170℃ 出口温度100℃ 冷流体4.9t/h 进口温度70℃ 出口温度135℃ 热流体速度0.8m/s 冷流体速度1.5m/s 螺旋板式换热器板宽0.3m • 设计结果 2 8 .4 m 换热面积 螺旋通道长度14m
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