熱管換熱器計(jì)算

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3t3,煙氣流量V,空氣出口溫度與，飽和蒸汽壓力Pc,對(duì)于熱管式換熱器，h范圍一般在25CTC60CTC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。C.空氣入口溫度。所選取的各參數(shù)值如下：煙氣流量V飽和蒸汽壓力Pc空氣出口溫度場空氣入口溫度排煙入口溫度ti排煙出口溫度t240000m7h0.2MPa120°C20°C420°C200°C2確定換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)2.1確定所選用的熱管類型煙氣定性溫度：t_420C：2（XTC=

2、310oC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：G=安管=420*264=180煙氣出口處：to=200°C70OCx4=56選取鋼-水重力熱管，其工作介質(zhì)為水，工作溫度為30250,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，由音速極限確定所需的管徑dv=1.64“Pi；”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Qc=4kW,在t0=56。(：啟動(dòng)時(shí)pv=O.lllSkg/m3pv=0.165x105par=2367.4©/g因此dv=1.64IQct=10.3mm

3、yr(pvpv)2由攜帶極限確定所要求的管徑B1.78XQentV兀,r(pL1/4+pJ%)-26(Pl-pf/4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Qem=4kw管內(nèi)工作溫度Q=180。(3時(shí)Pl=886.9kg/m3pv=S.lGOkg/m3r=2013kJ/kgJ=431.0xl0-4N/m因此dv=f_i，178x41r5/x2013x(886.9Z+5.16M)-2gx431.0xl0-4(886.9-5.160)M=13.6nmi考慮到安全因素，最后選定熱管的內(nèi)徑為dx=22111111管殼厚度計(jì)算由式s-Pv420qcr式中，Pv按水鋼熱管的許用壓力28.5kg/m

4、nf選取，由對(duì)應(yīng)的許用230來選取管殼最大應(yīng)力erKIAX=14kg/iimi2,而司=二Omax=3.5ks/nun2428.5x0.022200x3.5=0.896nun考慮安全閃索，取S=L5inm,管光夕卜徑：df=d1+2S=22+2x1.5=25mm.通常熱管外徑為2538mm時(shí)，翅片高度選10171nm（一般為熱管外徑的一半），厚度選在031.2mm為宜，應(yīng)保證翅片效率在0.8以上為好.翅片間距對(duì)干凈氣流取2.54mm：積灰嚴(yán)重時(shí)取612mm,并配裝吹灰裝置.綜上所述，熱管參數(shù)如下：光管內(nèi)徑4/mm光管外役d。/mm翅片外徑df/mm翅片高度I,/mm翅片厚度心/mm翅片間距Sf

5、/nun肋化系數(shù)P22255012.5148.7翅片節(jié)距：Sf=Sf=4+1=5nin每米熱管長的翅片數(shù)：%=要=幽=200/mS5肋化系數(shù)的計(jì)算：每米長翅片熱管翅片表面積%=2Xx（d；-d：）+7df3Ji】f14每米長翅片熱管翅片之間光管面積A=44（1一11f.4）每米長翅片熱管光管外表面積A=4d。肋化系數(shù)：。=&+A2xx(d-d；)+dfJfnf1+do(l-nfJf)_0.5x(O.O520.0252)+0.05x0001x200+0.025x(l-0.2)-0.0252.3確定換熱器結(jié)構(gòu)將熱管按正匚角形錯(cuò)列的方式排列,管子中心距S'=(L2L5)df取S

6、9;=70nmio3熱力計(jì)算確定換熱器中熱管的熱側(cè)和冷側(cè)的管長l“c，以及迎風(fēng)面管數(shù)B1）確定煙氣標(biāo)準(zhǔn)速度v,一般取2.55m/s,假設(shè)Em/s,可得出煙氣迎風(fēng)面的面積4=?=搗=28«2）確定迎風(fēng)面寬度E,取E=L8ni,熱管的熱側(cè)管長"=:=蕓=1.56m,適當(dāng)C1.0取=1.5ni,并且1八c=3/1,"c=0.5m。3）求出迎風(fēng)面的管數(shù)B,B=E/S'=1.8/0.07=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=0.07X26=1.82m,同時(shí)實(shí)際的迎風(fēng)面面積A=EXlh=1.82X1.5=2.73n12,實(shí)際的速度是"

7、=v/A=4.07m/So確定傳熱系數(shù)1）煙氣定性溫度：tf=b+t2/2="等”=310。,從而確定煙氣的物性參數(shù)：t元Pfkg/m3CpAfpasPfkJ/(kg-)w/(m)3100.6081.1254.9328.60.652)確定煙氣側(cè)管束的最小流通截面積NFA=(S'd。)-2©6f-n,)4B=(0.07-0.025)-2x(0.0125X0.001x200)x1.5X26=1.56m2求煙氣側(cè)的最大質(zhì)量流速Gmax=(y.Pf)/NFA=40000X0.608/3600X1.56=4.33kg/(m2-s)求煙氣側(cè)流體雷諾數(shù)Rh=(fimax，d。)/

8、%1=4.33X0.025/28.6X10-6=3785通過Briggs公式，求的煙氣側(cè)流體的對(duì)流換熱系數(shù)hf=0.1378.母所犯.p/.(7嚴(yán)96名'fa。=0.1378X(3785嚴(yán)-x(0.65)?X(.嚴(yán)x(嚕)=62.3w/(m2)3)假定熱管管壁溫度tw=（空+竽）/2=1904）由九可以在查出熱管側(cè)的管材導(dǎo)熱系數(shù)入=40w/（nr）At=tw-=190-120=70°C在米海耶夫推薦的124*106pa下，可推出冷側(cè)流體的對(duì)流換熱系數(shù)呼=0.122一產(chǎn)33.20.5=0.122X70233X205=3435w/（m2）同時(shí)=廿,2%/（4今）f=0.0125X

9、（£熏心'40x0.001，=0.7由9和df/d0=2兩參數(shù)，可以查圓形翅片管的肋效率圖，煙氣側(cè)的熱管效率福=0.85）算出煙氣側(cè)每米長的熱管的翅片表面積：A1=2XgX（d,鬲）+ttdf6frtf-1=0.62m2煙氣側(cè)每米長的翅片和熱管之間的面積：&=兀d。（1n,牛）=0.063m2煙氣側(cè)管外每米長的熱管的管外總面積：=41+42=。.62+0.063=0.683m26）算出煙氣側(cè)的管外有效對(duì)流換熱系數(shù)力=%.（42+捕41）/43=62.3X（0.063+0.8X0.62）/0.683=51w/（m2）算出冷流體管外有效對(duì)流換熱系數(shù)也=呼Ac/Ac=h=3

10、435w/(m2°C)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£=0.001m2/wo因此，管壁的導(dǎo)熱熱阻為4X10-5m2./wK=1/高+£+£的+婚+£=1/(4+4x10-5+4x10-5x3+盤+0.001)=233.3w/(m2)3.41)2)確定煙氣側(cè)總傳熱面積和換熱器所需要的管數(shù)算出傳熱量Qh=VPfCpGi-tz)40000=X0.608X1.125X2203600=1672kw由于熱平衡，并且考慮到6%的綜合熱損Qc=Qh-（1-6%）=1571.68kw確定對(duì)數(shù)平均溫差加2,鬻鬻，忽略其預(yù)熱過程，因此J

11、L/UUe-JLZUU3=5，-岫1m加處400=300T-80oC/n=166.4°C3)確定煙氣側(cè)的總傳熱面積A'和換熱器所需要的管數(shù)mA'=g+Q。/2Kg=(1672+1571068)X103/(2X233.3X166.4)=41.8m2m=A'/nd0lh=41.8/(3.14X0.025X1.5)=354.9應(yīng)取整m=355根3.5確定管排數(shù)N=m/B=355/26=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)于圓形超片管，使用Robinson和Briggs