热管型空气预热器设计说明书(结构设计)

1、热管空气预热器设计说明书班级：热能0801姓名：李佳学号：04Or-I.M圭醫-Hn矍虧 r(H豐nK热管空气预热器设计任务书设计题目：热管空气预热器的设计设计要求：烟气、空气为清洁气体，不含任何杂质，烟气成分按标准 烟气进行计算设计参数：烟气进口温度tih = 280C ；烟气出口温度t2h = 180C ；空气进口温度tic = 20C；烟气流量（标准状况）Gh二8000 Nm3/h；空气流量（标准状况）GC二6400 Nm3/h;烟气标况下的密度Pfh=1.295kg/m3；空气标况下的密度Pfc=1.293 kg/m3选用水为热管工质，管壳材料为20号锅炉无缝钢管，翅片材料为低碳钢，翅

2、片与管壳连接方式为高频焊接。这种热管的参数为：光管外径d。二O.O32m；热管内径4二0.026m；翅片高度If二0.015m；翅片厚度8f=0.0012m；翅片间距sf=4mm ；翅片节住巨s/= Sf+ 8f=5.2mm；1 1000=_ - = 192 片/m每米热管长的翅片数m二sf5.2。热管换热器管子排列形式为等边三角形排列，如图，横向管子中心距 St二0.081m: Sl二St二0.081m。其热力设计计算和结构设计计算如下:热力计算一、烟气侧热物性参数及放热量一序号一项LI符号单位计算公式数值1烟气进 口温度tlhC给出2802烟气出 口温度t2hCii111803烟气定 性温

3、度t?C+ l2 280 4- 1802302 24烟气流GhNm3/h给出80005烟气定 压比热cPhkJ/(kg 弋)查表附录5,定性温度1.1056密度Phkg/m3查表附录5,定性温度0.717导热系数入W/(m 弋)查表附录5,定性温度4.26X10=8粘度Mfhkg/(m s)查表附录5,定性温度25.6X109普朗特Prh查表附录5,定性温度0.6610烟气放出热量QhkWgSW 何七)=8000 x 0.71 X 1.295 x (280 - 180)317.011热管传 出热量QckWQh (1-3%) =317X(1-3%)307.012占烟奶址 冷侧活Qc，kWQc (

4、1-3%) =307X(1-3%)298二、空气侧温升及热13空气流GcNm3/hll11640014空气进 口温度tlcC给出2015空气定 压比热CpckJ/(kg C)以20r-160C温度范国内的平均温度取 空气比热1.00916空气出 口温度t2CCrQc299 X 3600ti += 20 +1 Gc p；C；6400 X 1.293 X 1.009149317空气侧 定性温 度tfCCt； + $20 + 148.984.52 218空气定 压比热CpCkj/(kg 弋)査附录4, 84.5C的空气1.00919空气密 度Pckg/m3査附录4, 84.5C的空气0.98620空

5、气导 热系数VW/(m 弋)査附录4, 84.5C的空气3.09 X1O021粘度吟kg/(m s)査附录4, 84.5C的空气21.7X1022普朗特 数Prc査附录4, 84.5C的空气0.69123对数平 均温差%C且1一肛2 160-131.1AI 145三、确定迎风面积以及迎风面管排数24标准迎 风速度3nm/s迎风面速度在23m/s范围选取2.625烟气侧 迎风而 积Aexhm2h Gh8000Aex 一 3n 一 2.6 x 36000.8526空气侧 迎风而 积Aexcm2Aex = A；0.8527热管热 侧长lhmlh = lc0.828迎风而 宽度EmA hAex 0.8

6、5 h _ 0.81.0629迎面管 排数B根E 1.06B 一 一()0R1 一 1325ST 0 081,取 141430实际迎 风而宽 度E，mE*h = E,c= 14x0.0811.131烟气侧 实际迎 风速度h*0Nm/sh. 80001.1 x 0.8x 36002.5232空气侧 实际迎 风速度3nm/sc.6400N 一 1.1 X 0.8 x 36002.0233实际迎 风而积Aexm20.88$四 R 、 攵丄传34最通积 束流而 管小截NFAm2(ST-o)- 2CfCnf)B=(0.081 - 0.032) 2 x 0.015 x 0.0012 x 192 x0.8

7、0松735热侧最 大质量 流速Gmaxhkg/(m2 *h)】G， - Pf 8000 x 1.295G hmax NFA 一04722.04xl0336冷侧最大质量流速37热侧雷诺数38冷侧雷诺数kg/(m2 h)ReRef =p -一 NFA0.47G魚422.04 X 1O3X 0.032诩25.6 xl06x 3600Girax d17.60 X1O3X 0.032Mf21.7 x 10*6x 3600Gpf 6400 X 1.29317.60xl03765372123940热侧流体换热系数冷侧流体换热系数41热侧翅片效率nt-42热侧翅片效率nr43热侧翅片效率W/(m2 CC)W/

8、(m2 C)W/(m2 C)0.137?（Re；严瑚（Pr；）山=0.137气籍一70.137(Re；)6338(Pr?)右=3律驚一720.015I*;= 0.015rf 31丁IT2 nf = 0-63I1 2 X 45.9644X0.0012I 2 X 32.6149 X 0.0012,査图3-710.630.500. 87热侧翅片效率ncrW/(m2 r)31c丁矿2, nf = 0.50,査图3-710.9145每米长热管翅片表而积Afm2仗间而母翅管48502 x (df 一d) + ir df x 13.14x nf6 丄*,99x=2 X-(0.062J-0.032J) + 3

9、.14X 0.062 x 0.irdo(l-nr6f)=3.14 x 0.032(1 - 192 X 0.0012)0.89)012 X 1 X 190.077每米热管管外总表而热侧传热而枳冷侧传热而积传热系数Ahhm2 Ah = Af + Ar= 0.89 + 0.0770.97W/(m 弋)Ahh=Ah *1 =0.97x0.8Ahc= Ahh经验取值hHPh= hHPc0.780.785810651热侧有 效换热 系数h首W/(m2 T)hf(AJ + HfAf) 45.96(0.077 + 0.87 x 0840 QA#0.9752冷侧有 效换热 系数W/(m2 CC)h；(A； +

10、HfA?) 32.61(0.077 + 0.91 x 0.89；Aj_09729.853热侧污 垢热阻m2 C/W查附录D,选取经验值0.0003454冷侧污 垢热阻m2 r/w查附录D,选取经验值0.00008655金属管 壁热阻rwm2 r/w0.003口_心_ 500.0000656热侧中 径传热 而积Awm2Trdwlh = 3.14 x 0.029 x 0.80.07357热侧内 径传热 而积Afm27Tdjlh = 3.14 x 0.026 x 0.80.06558总传热 系数UhW/(m2-C)1 hAh hAj p1 A ii + 2rX + ry4 + fe + i)Xf +

11、 i10.78= 403 +2 X 0.00006X0()734-0.000340.9710.781Xa97 + 2 * 5810 % 0.065 + 丽15.63五59加热侧 总传热 而积4m2Qc307 X IO3Uh Atm 一 15.63 x 145136.1、60所需热 管数n，根136.1n _ a|：. p _ 0.97 x 0.8175-t61换热器 纵深管 排数m排n 175m=- = = 12.6,取 13排 B 141362管子总 根数n跟管子排列 1413141314131413141314131n = 14x7 + 13x6 = 176411767换热器的63换的由一

12、NFVm3/m。肌空宀-品-新-必)453 14=0.866 X 0.081 X 0.081 - -y-0.03224.4xW364当径积直容量65666768热擦冷擦摩数摩数 侧系 侧系69热均注70平壁变I鬻71壁流度侧下粘热温体72冷侧壁 温下流 体粘度73通过热侧的压降74汁算值通过冷侧的压降-(0 0622 - o,0322)0.0012 X 1924NFV 4 x 4.4 x 103a|：0.97ReffhfcPxvAPhAPCCCkg/(m s)kg/(m s)PaPa22.6x10-n h 厂 h_ Qr* J 22.6X 10 3 x 22.04 x25.6 X 106X 3

13、600.r Dev GnL 22.6 xl03x 17.60 X Rt，f= Mifh = 1.92(Re，f)0,145=1.92 X 5408 014521.7 X 10“ x 360(0.55f= 1.92(Ref)0145 = 1.92 X 50920145317 x1000=230 40.3 x 0.78 x 176307 X1000-R4 C 1 29.8 x 0.78 x 176根据壁温查附录得根据壁温查附录得25.6X 106 014/22.6x 1023.7x10-6) I 0.081L = SL- cos 0 m = 0.081 x 0.866 x 13也兰0.14陛0.4

14、2gcDXpf W ST)卜J0.50.56172.7159.523.7xl0624.1X10-6x(22.04 x 12)2x0x 34822*60.912912103)12 0.98621.7X 106 014/22.6x 1024.1 X10-6J I 0.081758九、第一排热管的工作温度76Irr 第管侧Ekwn13(3 1 =Qhm=424.排传枳 一子而 第管热H2 m -1 , r*=910n78第一排 热管热 侧烟气 粘度E%1/ s(m kg/679fl 第炯气热Em w/-280第一排 热管热 侧普朗 特数F66 o81第炯如雷3 6 o -=doaxhHflG!= h

15、flc42182排蒸传数 一徐段系 第热发热u*2.m / w/.60.X71 o X If 2 佃 旷 hH -1J7 A - d 31 -3383第一排 管子有 效传热 系数u*2.m / w/o 7+ 97 a =h fA hf hTAhs hflh“一84排热温 一管壁 第热侧nn o 8 1 hv X n- h adk Q 4 X1 1rhfe2426 h z - 4 hfl一 =t80 hl 2 =F85T琢沁EkwM13( 3 1=CQ 一 m=63.286第一排 管子冷 侧传热 而积2 m ku-.9LJ热管冷 侧空气 粘度s (m kg/-6n88Fi 第热气热一E m w/

16、-289第一排 热管冷 侧普朗 特数Prih査附录4, 149C的空气0.68390第一排 热管换 热冷侧 雷诺数Ref；Gn竄d17.6 x 103 X 0.032Re 石一一,Hq24.06 X 10 _6 X 3600650291排冷传数 一管段系 第热凝热hhClW/(m2-C)An1/0.137十(R常严338僦)/3ao3.55 x IO”=0.137 XX 6502u onB X 0.6UU pdj + S26 + 3安22.01结构设计丿了； 号项11符号单位计算公式数值m一、热管元件的基本选择1基管外f?domm根据表3-10选取，32X3322管壁厚 度6mm根据表3-10

17、选取，32X333翅片外 径(Lmmdf = d + 21f = 32 + 2 X 15624翅片髙 度Ifmmdof 根据表3-10选取，f 2155翅片厚 度mm根据表3-10选取1.26翅片间Smm根据表3-10选取47横向管 子中心 距StmmSy l3df = 1.3 x 62818纵向管 子中心 距Slmm管子按等边三角形错排，SfuSi81热器基 K 士 口勾9热侧迎 风速度m/s已算出2.5210冷侧迎 风速度(4m/s已算出2.0211热侧迎 风而枳Aexm2Ax =八鳥0.8812冷侧迎 风而枳A眾m2心=A J0.8813迎风而 宽度Em己算出1.11514第一排 热管数B11很已算出1415加热段 长度lhm已算出0.816冷凝段 长度lcm已算出0.817中间隔 板厚度mm3018预留安 装段Ismm上下端各预留h3519热管总 长1