管式換熱器的設(shè)計與計算

1、列管式換熱器的設(shè)計與計算馬云霞(國家糧食儲備局鄭州科學(xué)研究設(shè)計院，河南鄭州450053)目前，糧食干燥作業(yè)中多用列管式換熱器，這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，檢修方便。干燥行業(yè)中，換熱器的熱介質(zhì)是燒煙煤與無煙煤混合燃料產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋?。在管?nèi)流動，冷介質(zhì)是空氣，在管外橫向沖刷管子流動。1換熱器的設(shè)計步驟與計算1換熱器的設(shè)計步驟與計算1 .1給定的條件熱流體的入口溫度t1、出口溫度t1;冷流體的入口溫度t2、出口溫度t2;(3)需要換熱器供給的熱量Q。1.2計算步驟(I)根據(jù)熱平衡方程式Q=&CPKJt門二GCE出1門求出的伸流體的流量；式中G熱湎體重量流量A?。篏-熱流體重量流量小叨uCP,熱流

2、體的定正比熱*砥準町之；(T：冷流體的定壓比熱，加。笆；I一熱浪體的進口溫度.七；h*熱流體的出口溫度，工：；冷淡體的進口溫度,七；t?一冷流體的出口溫度.t：熱平衡方程式是反映換熱器內(nèi)冷流體的吸熱量與熱流體的放熱量之間的關(guān)系式。由于換熱器的熱散失系數(shù)通常接近1，計算時不計算散熱損失，則冷流體吸收熱量與熱流體放出熱量相等，熱平衡方程式中的熱量Q是烘干機干燥糧食所需要的熱量，換熱器換出的熱量必須等于該熱量。(2)計算平均溫度差tp換熱器進出口兩處流體的溫差分別為t和尸一底二唱:M對數(shù)平均溫度差:13）計算傳熱系數(shù)K“arg式中K-傳熱系數(shù)用加二匕污垢熱阻系數(shù)；分別為冷、熱流體的給熱系數(shù)黑扁”要想

3、知道傳熱系數(shù)K,首先得先計算給熱系數(shù)6，%.下面分別計算旬.由。腐形直管內(nèi)流體的給熱系數(shù)D.O23M兩嚴（號Aa/xA式中AP-U-流體導(dǎo)熱系數(shù)管內(nèi)錢流悻密度小0??；流體流速,mAu流體粘度,NWi*一流體比熱北卬七；定性溫度為流體主體溫度在進、出口的算術(shù)平均值；受熱時b=0.4,冷卻時b=0.3。陪）叫雷嚴杳表得也產(chǎn)0J2（4）算出傳熱面積根據(jù)Q=KF&J+算出F式中Q-要求換熱器在單位時間內(nèi)換出的熱量,kcal/hK換熱器的傳熱系數(shù),kcWm，h七F換熱器的換熱面積冷熱兩流體間的平均溫度.t;決定換熱箱的主要尺寸2在糧食干燥行業(yè)中。換熱器通常是分三組立式安裝，下面舉一個干燥行業(yè)中的具體示例

4、分析2.1已知條件及流程4701：冷空氣-18nor度燃氣1501：t,=oot；tr=i5ox：j/=-i8Xsir=ntfc換熱器的管子是640x2的無縫管，煙氣走管內(nèi)，空氣走管外；假定前面烘干塔熱量衡算知道,需要熱量296x10(4)kcal/h;2 .2求熱交換工藝參數(shù)(I)冷空氣量6。個296x(J*024x(17(X11)=64600kfi/h)2利用熱平衡方程求煙氣量296x10*,7800x0302-l50i0.0256)=l4600(kp/h)0302和0.256分別為煙氣在雙)0霓及150霓時的定壓比熱(3)求傳熱系數(shù)K空氣平均溫度7;(17ft-18)/2:76t煙氣平均

5、溫度1*=(800+150)/2=475煙氣速度取u.=12m/s,根據(jù)空氣速度等于煙氣速度的0.40益信取u產(chǎn)7m/后：求空氣側(cè)放熱系數(shù)s空由I左=76七查表得空氣各髻數(shù)X貨=3,017乂10-中加*霓卬fi=l,009kg/m；CpLOO9xIOMg-ip.小ZljdTMs/m、八、.3.017x10jor空毋翌乂一-go需一x(1.009x(1036x72lxl(F(LOOlOW.lxlO1X)l75dO叫二65求煙氣側(cè)放熱系數(shù)值常由I.=475七杳表得空氣各叁數(shù)X惘=5加10%7叱匕口域=6478淄0?：Cp*1,085x10卬啥也Am.5.6xlO-2,0.478x0.036x12y

6、0.023算飛由6一*(3五;而),LO85xlO5x3,52xlO5口”x(F一產(chǎn)=32.99出=3.52x105N,s/m2；傳熱系數(shù)618.=133335X5+66X85=0.如向6.6=K=0.852.3 第I管組計算(I)假設(shè)煙氣在第I料組中.溫度從800t降到470霓，則煙氣在本組中放出熱量q編,q4j=l4600x(800x0.302-470x0.282)slSQxIOlcaVh(2)計算第I管組中空氣進口溫度13a略去微小熱量損失，則空氣獲得熱量;煙氣放出熱量q產(chǎn)q型式G空C空(或)=64600x0.24x(170-1,a)h謖=710“我也是第n管組出口空氣溫度(3)求所需換

7、熱面積求對數(shù)平均溫度加M4/=800-170=630%：A/,=470-71=399304.-630-399.4U.-.630-3,n&2In399由前面計算知傳熱系數(shù)K18.6取熱量儲藏系數(shù)（力9則實取傳熱系數(shù)K=16,5求第I管組傳熱面粗所用換熱管子為無縫管44舊2.則d=36則所需管干總長段L口34嫌036=16som通過第I管組的煙個平均溫曖為T802470T*產(chǎn)2=0.39口_353尸笛3循35煙氣速度u后12口內(nèi)期所需管子的總裁面積“4600r3=039i36bad2=0,S6m:所需管子根數(shù)n3n,=,_J1=_9=845根衛(wèi)岡0,036戶工黑（0036尸44每根管子的長度上女士1552=L99ni小S452.4 第口、山管組計算算法與第I管組方法相同，計算結(jié)果見&L1聶11168456(5440I9P2.W3,00總督限度（I6S0【396口98由我1可知:唯第U管組管子過長.F邊加以蠲整計算:取工0m,虬n；si_=129&49根li2.00調(diào)整后數(shù)據(jù)如表2所示。Enn曹子根黜加5698標根管長An2g2.002.003小結(jié)從以上計算可知，在糧食干燥行業(yè)中，通過烘干機的設(shè)計計算得出烘干糧食所需的熱量之后，再通過一系列的熱量衡算和一系列的參數(shù)選擇，所需