气气热管换热器计算书

/\W1=1J，、八、、HHrI1确定换热器工作参数1.1确定烟气进出口温度ti,t3,烟气流量V,空气出口温度真，饱和蒸汽压力Pc?对于热管式换热器，ti范圉一般在250°C?600°C之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300°C以下.t2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180°C.空气入口温度的.所选取的各参数值如下:的各参数值如下:烟气流量V饱和蒸汽压力Pc空气出口温度土盒空气入口温度排烟入口温度b排烟出口温度t240000m7h0.2MPa120°C20°C420° C200°C确定换热器结构参数2.1确定所选用的热管类型烟气定性温度：f宇4沁；2沁=310比在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的半均值所得出:z=18OC烟气入口处:.t+tiX4 200°C+20°Cx4烟气出口处：i°2 55c选取钢-水重力热管.其工作介质为水.工作温度为30OC〜25°0C?满足要求.其相容壳体材料：铜.碳钢（内壁经化学处理）。寸对于管径的选择，由音速极限确定所需的管径dv=1.64QctJ厂9必)2根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参Qc=4kW，在考范闱，取1=56吃启动时,0pv=O.1113kA/7H3pv=0.165X105par=2367.4幼/kg因此dv=1.64I!=10.3mmyr(pvPv)l由携带极限确定所要求的管径d_I 1.78XQentPJi(Pl"1/4+pV~1/4)-2A(pL_Pv]1/4根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参 Qent=4kw管内工作温度tt考范围，取180°C时 =PL=886.9kg/m3pv=5.160/cA/m3r=20\3kJ/kgJ=431.0xl0」N/m178x4nx20L3x(8Q6.Ai/4+SA6〉i/4)_2[gX431.0xl0_4(886.9-5.160)]1/4=13.6nun考虑到安全因素，最后选定热管的内径为4=22111111考虑到安全因素，最后选定热管的内径为4=22111111管壳厚度计算由式Pv420qcr]式中，Pv按水钢热管的许用压力28.5kg/nmr选取，由对应的许用230°C来选取管壳最大应力乐朋=14kg/nim2,而[<r]=-(7,a=3.5ka/nmr4

0.022=0.89611U11考虑安全因素，=1310.022=0.89611U11考虑安全因素，=1310101x131.15,管壳外径:df=4+2S=22+2x1.5=25mm.通常热管外径为25?38mm时，翅片高度选10?17mm（—般为热管外径的一

半），厚度选在0.3~1.2mm为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好.翅片间距对干净气流取2.5?4mm：积灰严重时取6?12inm,并配装吹灰装置.综上所述,热管参数如下:光管内径d]/mm光管外径d。/mm翅片外径df/mm翅片高度If/mm翅片厚度6/mm翅片间距Sf/nun肋化系数P22255012.5148.7翅片节距：Sf=Sf+务=4+1=5mm每米热管长的翅片数：n厂啤=^=200/mSf5肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积Af=[2xA.x（dA-d；）+Adf.Jf]nf44每米长翅片热管翅片之间光管面积A=”a（i-i%）每米长翅片热管光管外表面积BJILK数广 力 [2x»(dA-d;)+EfJf]nfl+-d0(l-nfJf)[0.5x(O.O52-00253)+005x00011x200+0.025x(l-0.2)0----=8.7

0025 2.3确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子 S'=(1.2〜1.5)蚣取S'=中心距70nmio3热力计算3.1确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长Wc，以及迎风面管数B1）确定烟气标准速度V,一般取2.5~5m/s,假设vMm/s,可得出烟气迎风面的面积4=匕=黑=2.8n】22）确定迎风面宽度E,取E=1.8m,热管的热侧管长“=霍=1.56m,适当D1.0取=1.5m,并且lh/lc=3/1<?lc=0.5mo3）求出迎风面的管数B,B=E/S=1.8/0.07=25.7,B为整数，应取B=26,因此实际的迎风面的宽度E=0.07X26=1.82m,同时实际的迎风面面积A'=Exlh=1.82X1.5=2.73m2,实际的速度是d=v/A'=疵鲁石=4.07m/So3.2确定传热系数1）烟气定性温度：tf=ti+t2/2=420°C；200°C=310C°,从而确定烟气的物性参数：310cp。Af310cp。Af o pa?sPfkJ/(kgC)w/(mC)1.1254.9328.60.65Pfkg/m30.608NFA=[(S'一d。)一2?(I厂6厂与)]?1严=[(0.07—0.025)-2X(0.0125X0.001X200)]X1.5X26=1.56m2求烟气1则的最大质量流速Gmax=WPf'NFA=40000X0.608/3600X1.56=4.33kg/(m2?s)求烟气侧流体雷诺数Rh=(fimax'd。)/"=4.33X0.025/28.6X10~6=3785通过Briggs公式，求的烟气侧流体的对流换热系数hf=0.1378?R』718.^?g)0.296?77 JIf do=0.1378X(3785)0718x(0.65苗X(-A)0296X(4_93xlQ~2)=62.3w/(m2?°C)假定热管管壁温度tw=(宁+竽")/2=190C°由心可以在查出热管侧的管材导热系数入=40w/(m-°C)At=tw- =190°C—120°C=70°C在米海耶夫推荐的10s-4X106pa下，可推出冷侧流体的对流换热系数hf=0.122-At233-p05=0.122X70233x205=3435w/(m2?°C)同时口=1厂[2蚣/（兀?号）=0.0125X=0.0125X(产穿v40x0.0017=0.7由占和df/d0=2两参数，可以查圆形翅片管的肋效率图，烟气则的热管效率龙=0.85）算出烟气侧每米长的热管的翅片表面积：4]=〔2X寸X（殍_d?）+7T?df?sA-nf?1■.=0.62m2烟气侧每米长的翅片利热管之间的面积：A2=7T?d。?(1—Zlf?=0.063ni2入3=41+42=0.62+0.063=0.683ni2算出烟气侧的管外有效对流换热系数Nf=hf?(4)+砧？力而〃3=62.3X(0.063+0.8X0.62)/0.683=51w/(m2?°C算)出冷流体管外有效对流换热系数hc=并？Ac/Ac=h}=3435w/(m2?°C)算出总传热系数参考《热交换器原理与设计》，可查得烟气污垢热阻=0.001m2-C°/wo因此，管壁的导热热阻为£,=务？Zn鲁？=4XKT: m2?°C/wIIIJIIIJ+F+F"/(£a+4x10—5+4x10—5x3+A+0.001)=233.3w/(m2?°)C3.4确定烟气侧总传热面积和换热器所需要的管数1)算出Qh=V?p厂Cp(tx-停热量40000°X0.608x1.125X220C3600=1672kw由于热平衡，并且考虑到6%的综合热损Qh?(1-6%肛=1571.68kw4200忽略其预对数平均温差/J-Ln420°Ct200°C山口 火六K人王，JJ-L2)2,412200°CC122000°CCI20C-I20C，2)At2=Atmax-AWZ"=300°C-ccocir_ 一8?66.CCrn3)确定烟气侧的总传热面积A和换热器所需要的管数mA'=?+QJ/2K02=[(1672+1571068)X103]/(2X233.3X166.4)=41.8m2m=A/T|?d° ?g=41.8/(3.14X0.025X1.5)=354.9应取整ni=355根3.5确定管排数N=m/B=355/26=13.6 取整N=14按之前说的，以正三角方式排排，即以26、25依次排列，这样总4流阻计算共的管数