列管式换热器的设计与计算

1、列管式换热器的设计与计算马云霞(国家粮食储藏局郑州科学研究设计院，河南郑州450053)目前，粮食枯燥作业中多用列管式换热器，这种换热器结构简单，制造容易，检修方便。干 燥行业中，换热器的热介质是烧烟煤与无烟煤混合燃料产生的高温烟道气。在管内流动，冷介质是空气，在管外横向冲刷管子流动。1换热器的设计步骤与计算1换热器的设计步骤与计算1. 1给定的条件 热流体的入口温度t1'、出口温度t1" 冷流体的入口温度t2'、出口温度t2"(3)需要换热器供应的热量 Q。1.2计算步骤平衡方程式已求出朗种流体的流量；式中G,热液体重塑流量山讪：僅一热流体雜埴流散止讪；C

2、P,热流体的定压比热AeolAg-t;CP：冷流体的定压比热.LealAg-r；t；热流障的进口温XX:I；热流体的出ri温度,乜辛时一冷流体的进f冷流体的出热平衡方程式是反映换热器内冷流体的吸热量与热流体的放热量之间的关系式。由于换热器 的热散失系数通常接近1，计算时不计算散热损失，那么冷流体吸收热量与热流体放岀热量相等， 热平衡方程式中的热量 Q是烘干机枯燥粮食所需要的热量，换热器换岀的热量必须等于该热量。(2)计算平均温度差厶tp 换热器进出口两处流体的温差分别t'和厶t"-T-p对数平均温度差;(3)计算传热揭数K式中K传热系数亦4；5活垢热阻束散；8、/ 分别为冷、

3、热流体的绪拔系数厲加讥 要想规道传热系数K.首先得先计秫给热系数«i、凸卄下面分别计算«i叫圆形盲管内流体的给热系数«=0023寺(讐門竽)*式屮A流悴导热系数应伽覽¥d一管内腔P-ifi体密度上“卅：一流休 8.11 .m/s；声就体粘度用Cp-叛体比热如U定性温度为流体主体温度在进、出口的算术平均值；受热时 b=0 . 4，冷却时b=0 . 3g(;冷(讐严(竽严杳表得汇尸032(4)»岀传热而积 根据Q=KF也匕计算岀F式中Q要求换热器在单位时间内换出的热量,kcal/h ；K换热器的传热素数Acal/m-h-X：；F撤热器的换热面积,m

4、b 虬冷热两流体间的平均温度花；决定换热問的主塾尺寸2在粮食枯燥行业中。换热器通常是分三组立式安装，下面举一个枯燥行业中的具体例如分析2 . 1条件及流程h=»00兀山社 150T ；1二-阮换热器的管子是©40x2的无缝管，烟气走管内，空气走管外；假定前面烘干塔热量衡算知道, 需要热量 296x10( 4)kcal /h ;2 . 2求热交换工艺参数(I)拎空牡量心空唏负黑騙=64炯咖)(2利用热平徽方程求炯气虽(山G e800x丽0益莎0.02帝L4600(吶0 302和0.256分别为烟气在SOOT及150兀时 的定压比热296x10*(3)求传热系数K空气平沟温度t

5、 =(17O-1S)72=76T炯气平均谧度 1 *=(800+150 )/2=475T烟气遼度取u ,= l2m/根据空气連度等于烟气速度的04-0.6倍.取u =7m/Si求空气侧放热系数J由I沪76七杳表得空气各参数X 空=3.Ol7x 10-z7m*；p 沪l*009kg/m"；Cp LtWxIOJ/kgiM.汗2其iWNTmL_a 3.OI7XIQ-2 1.009x0,036x7 呗«5-y2xao6x(21)严一斯彳 L009xl0W.lx0>电女)1坝10求烟艺测枚热系散机划由I ,=4752杳表得空气各备数k沪和0沖術代£沪047肚“011C

6、p 二人俯5只10加 七a A =0.023xMxlO-20036(3,52x104,1.085xlFx3.52xl0心“皿一'厶99A *=3.52xlO*N8/n?；传热系数K二兰込=O.85x|= 18.6 b ai-wt： 65+331=0.852.3第I管组计算(1) 假设烟气在第I件组中温度从800T降到470T那么烟气在本组中放出热量q « ,q « 尸 14600x( 800x0.302-470x0.282)= 159xlOlcal/h(2) 计算第I管绍中空气进口温度1“珞去微小热量损失.那么空气获得热量二烟气放出热虽q «?=q 尸C

7、乞 C 空(“)=64600x0.24x( 170-Zj a)ha=71°也是第II管组岀口空气温度 (3)求所需换热面枳 求对数平均温度心 1/=800-170=630 A/-.=470-71=399T：630-399曲前面计算知传热系数K-18.6 取热虽储藏系数厂国粕那么买取传热系数KTH5159x10*Tf3x5O5求第I管组传热面税= 190 讦所用换热低子为尢婕管640x2,那么436那么所需暂子总长It U190一 3 J 4x0.036=1680m通过第I什纽的烟久平均温度为353273+635=0.39°烟气速度u =l2m/s 那么所需管子的总截面积14

8、600=6,39x3600x12=0.86m:所需管子根数n3ri尸J1=一9戲=845 棍T.x(0,036)244毎根管子的辰度h=ik=： 152=1 r99m 旳 S452.4第U4管组计算算法与第I管组方法相同，计算结果见表I.f 和 i氐ft8456J54«0梅JR骨怏1如I9P2.W3.00T6S01396口轴由丧1可知:唯第W管组管干过长* F边加以调 笊计算:取20m侧：n/x =1=649 %心 2.00调整后数据如表2所示InD背子握粒845649每根任枫Ah2JOO2.002003小结从以上计算可知，在粮食枯燥行业中，通过烘干机的设计计算得岀烘干粮食所需的热量之后， 再通过一系列的热量衡算和一系列的参数选择