热管式余热回收系统的设计-热管换热器

1、 18000nm3/h热管式余热回收系统设计1、 设计条件空气进口温度20烟气进口温度280空气出口温度200烟气出口温度150空气流量18000nm3/h 2、 设计流程（1）热管原件的基本选择 管壳选择：20号无缝钢管，钝化处理翅片选择：10号钢，高频焊翅片管内工质：水热管形式：重力热管热管的几何尺寸：光管外径 d0 = 32 ； 壁厚 = 3.5 ；翅片型式：螺旋式翅片，冷热流体侧的翅片几何、结构相同翅片长度 = 15 ； 翅片外径 = 62 ； 翅片厚度 = 1.4 ； 翅片间距 y = 4 ；翅片节距 = + y = 5.4 ；每米管长的翅片数 = = ；热管换热器管子排列形式为等边

2、三角形，如图： 横向管子中心距 ；（2）计算传热量q 烟气的定性温度 = = 查得定性温度下烟气的参数为：定压比热容 =1.1008 kj/； 密度 =0.7284 kg/m3；导热系数 =4.1345 w/(m；黏度 =25.057 kg/(ms)；普朗特数 prh = 0.667 空气侧定性温度及参数定压比热容=1.009 kj/； 密度 =0.922 kg/m3；导热系数 =3.275 w/(m)；黏度 =22.35 kg/(ms)；普朗特数 prc = 0.687 冷空气侧实际获得的热量qc （假设标况下，取为1.293kg/m。）考虑冷侧3%的热损，故： 烟气放出热量考虑冷侧3%的热

3、损，故： 烟气的流量 对数平均温差tm tm = = 103（3）确定迎风面积及迎风面管排数b 选取烟气侧和空气侧迎面风速为2.5m/s（在2-3m/s之间选取）。 烟气侧迎风面积以及空气侧迎风面积 迎风面宽度e取热侧长lh=1.8m则可得冷侧长迎风面管排数取b为19根实际迎风面宽度 两侧实际迎风面积 两侧实际迎面风速 中间隔板厚 a = 30 mm，预留安装段 s = 35 mm 热管元件总长度 h + c + a + 2s = 3.23m （4）求总传热系数 、管束最小流通截面积nfa nfah = = nfac = 、流体最大质量流速 gmax 热侧 ： 冷侧 ： 、求ref 热侧 ：

4、冷侧 ： 、求流体的换热系数 由 计算换热系数 热侧： = 45.67 冷侧： = 32.53 、求翅片效率 ，故取 热侧： 冷侧： 由图371 查得， = 083， = 0.84 、求每米长热管管外总表面积 每米长热管的翅片表面积为： ； 每米长翅片间管表面积为： ； 每米热管管外总表面积为： 单根热管两侧总面积 热侧：冷侧： 中径传热面积 热侧：冷侧：内径传热面积 热侧：冷侧： 、求管外有效换热系数； 、求污垢热阻ry及管壁热阻rw 查换热器原理与设计附录d，取值 金属管壁热阻： 、求总传热系数 可得 （5）求放热侧总传热面积ahh （6）求所需热管数n、 （7）求换热器纵深排数m 排列方

5、式：1918191819181918191819181918191819181918191819181918191819181918 （8)求通过热管换热管的压力降 (9)求热管的第一排的管内流体温度tv 第一排烟气温度=280 密度 =0.6432 kg/m3；导热系数 =4.674 w/(m)；黏度 =27.468 kg/(ms)；普朗特数 prh1 = 0.654 第一排空气温度=160 密度 =0.815 kg/m3；导热系数 =3.64 w/(m；黏度 =24.5 kg/(ms)；普朗特数 prc2 = 0.682 求热导s 求tv由上式可以得 （11）、求蒸发段热管的最后一排管壁温度twh最后一排烟气温度=150 密度 =0.849 kg/m3导热系数 =3.57 w/(m黏度 =2.245 kg/ms普朗特数 prh2 = 0.68；