热管换热器计算

1、热管换热器设计计算1确定换热器工作参数1.1确定烟气进出口温度3t3,烟气流量V,空气出口温度与，饱和蒸汽压力Pc,对于热管式换热器，h范围一般在25CTC60CTC之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300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。所选取的各参数值如下：烟气流量V饱和蒸汽压力Pc空气出口温度场空气入口温度排烟入口温度ti排烟出口温度t240000m7h0.2MPa120°C20°C420°C200°C2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：t_420C：2（XTC=

2、310oC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平均值所得出：烟气入口处：G=安管=420*264=180烟气出口处：to=200°C70OCx4=56选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为30250,满足要求，其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。2.2确定热管尺寸对于管径的选择，由音速极限确定所需的管径dv=1.64“Pi；”根据参考文献热管技能技术，音速限功率参考范围，取Qc=4kW,在t0=56。(：启动时pv=O.lllSkg/m3pv=0.165x105par=2367.4©/g因此dv=1.64IQct=10.3mm

3、yr(pvpv)2由携带极限确定所要求的管径B1.78XQentV兀,r(pL1/4+pJ%)-26(Pl-pf/4根据参考文献热管技能技术，携带限功率参考范围，取Qem=4kw管内工作温度Q=180。(3时Pl=886.9kg/m3pv=S.lGOkg/m3r=2013kJ/kgJ=431.0xl0-4N/m因此dv=f_i，178x41r5/x2013x(886.9Z+5.16M)-2gx431.0xl0-4(886.9-5.160)M=13.6nmi考虑到安全因素，最后选定热管的内径为dx=22111111管壳厚度计算由式s-Pv420qcr式中，Pv按水钢热管的许用压力28.5kg/m

4、nf选取，由对应的许用230来选取管壳最大应力erKIAX=14kg/iimi2,而司=二Omax=3.5ks/nun2428.5x0.022200x3.5=0.896nun考虑安全闪索，取S=L5inm,管光夕卜径：df=d1+2S=22+2x1.5=25mm.通常热管外径为2538mm时，翅片高度选10171nm（一般为热管外径的一半），厚度选在031.2mm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2.54mm：积灰严重时取612mm,并配装吹灰装置.综上所述，热管参数如下：光管内径4/mm光管外役d。/mm翅片外径df/mm翅片高度I,/mm翅片厚度心/mm翅片间距Sf

5、/nun肋化系数P22255012.5148.7翅片节距：Sf=Sf=4+1=5nin每米热管长的翅片数：%=要=幽=200/mS5肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积%=2Xx（d；-d：）+7df3Ji】f14每米长翅片热管翅片之间光管面积A=44（1一11f.4）每米长翅片热管光管外表面积A=4d。肋化系数：。=&+A2xx(d-d；)+dfJfnf1+do(l-nfJf)_0.5x(O.O520.0252)+0.05x0001x200+0.025x(l-0.2)-0.0252.3确定换热器结构将热管按正匚角形错列的方式排列,管子中心距S'=(L2L5)df取S

6、9;=70nmio3热力计算确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长l“c，以及迎风面管数B1）确定烟气标准速度v,一般取2.55m/s,假设Em/s,可得出烟气迎风面的面积4=?=捣=28«2）确定迎风面宽度E,取E=L8ni,热管的热侧管长"=:=芸=1.56m,适当C1.0取=1.5ni,并且1八c=3/1,"c=0.5m。3）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=2.73n12,实际的速度是"

7、=v/A=4.07m/So确定传热系数1）烟气定性温度：tf=b+t2/2="等”=310。,从而确定烟气的物性参数：t元Pfkg/m3CpAfpasPfkJ/(kg-)w/(m)3100.6081.1254.9328.60.652)确定烟气侧管束的最小流通截面积NFA=(S'd。)-2©6f-n,)4B=(0.07-0.025)-2x(0.0125X0.001x200)x1.5X26=1.56m2求烟气侧的最大质量流速Gmax=(y.Pf)/NFA=40000X0.608/3600X1.56=4.33kg/(m2-s)求烟气侧流体雷诺数Rh=(fimax，d。)/

8、%1=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.母所犯.p/.(7严96名'fa。=0.1378X(3785严-x(0.65)?X(.严x(噜)=62.3w/(m2)3)假定热管管壁温度tw=（空+竽）/2=1904）由九可以在查出热管侧的管材导热系数入=40w/（nr）At=tw-=190-120=70°C在米海耶夫推荐的124*106pa下，可推出冷侧流体的对流换热系数呼=0.122一产33.20.5=0.122X70233X205=3435w/（m2）同时=廿,2%/（4今）f=0.0125X

9、（£熏心'40x0.001，=0.7由9和df/d0=2两参数，可以查圆形翅片管的肋效率图，烟气侧的热管效率福=0.85）算出烟气侧每米长的热管的翅片表面积：A1=2XgX（d,鬲）+ttdf6frtf-1=0.62m2烟气侧每米长的翅片和热管之间的面积：&=兀d。（1n,牛）=0.063m2烟气侧管外每米长的热管的管外总面积：=41+42=。.62+0.063=0.683m26）算出烟气侧的管外有效对流换热系数力=%.（42+捕41）/43=62.3X（0.063+0.8X0.62）/0.683=51w/（m2）算出冷流体管外有效对流换热系数也=呼Ac/Ac=h=3

10、435w/(m2°C)7)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/wo因此，管壁的导热热阻为4X10-5m2./wK=1/高+£+£的+婚+£=1/(4+4x10-5+4x10-5x3+盘+0.001)=233.3w/(m2)3.41)2)确定烟气侧总传热面积和换热器所需要的管数算出传热量Qh=VPfCpGi-tz)40000=X0.608X1.125X2203600=1672kw由于热平衡，并且考虑到6%的综合热损Qc=Qh-（1-6%）=1571.68kw确定对数平均温差加2,鬻鬻，忽略其预热过程，因此J

11、L/UUe-JLZUU3=5，-岫1m加处400=300T-80oC/n=166.4°C3)确定烟气侧的总传热面积A'和换热器所需要的管数mA'=g+Q。/2Kg=(1672+1571068)X103/(2X233.3X166.4)=41.8m2m=A'/nd0lh=41.8/(3.14X0.025X1.5)=354.9应取整m=355根3.5确定管排数N=m/B=355/26=13.6取整N=14排按之前说的，以正三角方式排列，即以26、25依次排列，这样总共的管数应该是N=3574流阻计算4.1确定烟气侧的流阻对于圆形超片管，使用Robinson和Briggs