热管换热器计算

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1、热管换热器设计一台锅炉排烟温度为160C，要求设计一台热管换热器，用烟气余热加热进气以提高锅炉效率。已知参数：锅炉排烟量=189000m3/h，迎风面风速u 2.9m/s，排烟温度;1 =160C，设定出口烟气温度1：、118C。需要空气的流量Vl=120000m3/h，进气温度= 2 穴：，空气风速为选取圆片翅片强化换热。翅片管材料选择碳钢（wC=l%）。热管参数：热管蒸发段长取l0=3.16m，管外径d0=34mm，管内径di=29mm，壁厚0=2.5mm，翅片高度H=12mm，翅片厚度=2mm，翅片间距升 6.4/nm，那么翅片的节距，每根管肋片数为nf=3160/8.4=376片。管排

2、选用叉排布置，迎面横向管子距离设定为ST - OJ 15m，翅片管纵向距离Sf=Srn5m。由于烟气和空气的物性很相近，取相同的蒸发器和冷凝器结构参数。1. 总换热量计算定性温度tfm=2160 + 门 &T查物性得:p,=dJfiSl rf = 2593 lx 11)/.v,右10：甲,側云Az =22*10烟气放热量Qf = tTp,.0793 *1000*0. 712*1 H9000 * 42.- 3 600 = 2073 330.9S3 甲2. 计算迎风面积Ay和迎风管排数B迎风面积迎风面宽度空二57治3.16迎风面管子数F S 73加带訂TT4取心。根3. 冷空气出口温度及对数平均温

3、差冷空气出口温度:假设，贝U80 + 2552.5查得52.5V水的物性参数:Pj =lT085ig/m 匂=100幻7(饭町则:9073310 Q1_警型竺_+3600+25=82.tfC1005*1.085*120000再假设冷空气出口温度为L 二 g，则-82 + 25-53.532查得53.5空气的物性参数:p严 1價如处 c=1005J/( K)则:2073330,9831005*1.081*150060*3600 + 25=S2.2C冷空气出口温度为：空气侧定性温度为:思2十25T= 53.fC物性:p, 1.08LJfcr/m1, cg-l0O5J/(kg K,応 0.02S5P

4、Tf(m心迪=L9.B + l, - 0.69HAtL=il8-25-93fCf At, =16O-82 = 7SPC对数平均温差93 - 7K= 85.C4. 计算总传热系数 管束最小流通截面积NFANFA = | 佝-d J - 211 &I】詔=11。川弘 0.034)-2 * U. 012 * 01)02 * 376*3. L6*50 =(J烟气侧换热系数洛=芻害器T備昨(朋紳(宀)Rcr -Gd0/Jz = 4.5986#0.034*10fi/22 = 7106,93Nuj =0.137Re/WM* Pry1/3 = 0J37* 7106.93*O.6S2,?J = 33.31故烟气

5、侧换热系数yVu兄hf =- y = 33.31 *0.03473/0.034 = 34/(m2空气侧换热系数1.081*120000=1304鮎斑伽之.桁=3229絶丿（赫J）R = G,皿 5) = 1.4411m24肋片之间的根部表面积为Ar = ( - H= 3.14 *0.034 *(3 J6-376 0.002 = 02572m2热管外总表面积A = Ar 4 A, = 0.2572 1.4411 = 1.6983m蒸发管外有效换热系数3131*(072+0,89*1.4411) 】6视3冷凝管外有效换热系数./仙少眈+叱咏绞阴A1.69S3热管内换热系数hi热管蒸发段内壁加热的热

6、流密度:207333(X9831109*3 46*0.029热管内蒸发段换热系数hi计算使用imuras correction：假设热管蒸发段蒸汽温度为 / I otfc，查饱和水和饱和蒸汽的热物理性质表得：cpl= 4227JWJ 伽 ，化=g呐曲& =门上刨洌 5 -心屮” =26.4x10上 pr = 0+7349BJte/ffl =2240.7KV/,= 126482 x 10s代入上述hi公式计算得：hi=5402.567W/(m2K)总换热系数h忽略污垢热阻，导热热阻：r = = 0,0(M)058m2 KIWZ, 43,2(翅片管导热系数总传热系数其中= 3 J4*0.0S4 *

7、3J6= 0337) =jsrf =3 J4* 0.029 *3.Ld-0.2WI 11-二1-h 30,20 1V67I 1 一旳肪5402.57 0.2SK= 0.078128故h = 2.9W/(m? K)5. 热管换热器管数、排数计算由，有：总换热面积为2073330,983179*853=1882 W蒸发热管总数根换热器排数/1fl IKK4.21=T= L6983= 1109取22排，排列为a Wm = =ll 50= 22排如05耶1,邓回 a6管内蒸汽温度计算平均壁面温度:QhkAn2073330.98330.2*1.6983*1109= 1Q8,5C假设热管蒸发段蒸汽温度为4

8、 7阮 ，查饱和水和饱和蒸汽的热物理性质表得：却=4.2265V 恤-K)* 几=954汙炬 / m无=0,684 W 伽 K J屮=27075 x 10 PflfA. = 0.712Ug/fi = 2243.51/, P跡-1.22285 x 10:代入 hi 公式算得：hi=5384.373072 W/(m2K)，则:知佛九如=104 rc5384.373*352 F *3.16*0.029假设的温度和算得的温度相差较小，则饱和蒸汽的温度为“=104TC，符合要求7.压降计算蒸发器压降计算,pW护宀、曲2T#亠、1 于)闍ft)如/亠IUIS/ = 17 86 =対歸* 0忖V4.5嘶严 叮】5严 !22* nr讪4冷凝器压降计算八 37JJ-M27爲丿=37 旺_ 19.8*10c 034(曙严042)3*IO7*LO8I