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?。环e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(zhǎng)的翅片數(shù)：肋化系數(shù)的計(jì)算：每米長(zhǎng)翅片熱管翅片表面積每米長(zhǎng)翅片熱管翅片之間光管面積每米長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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&