气气热管换热器计算书

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ti，t2,烟气流量V,空气出口温度芍，饱和蒸汽压力Pc,对于热管式换热器，h范围一般在250600之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300以下.t?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.空气入口温度日所选取的各参数值如下：烟气流量V饱和蒸汽压力Pc空气出口温度戈空气入口温度旺排烟入口温度h排烟出口温度t240000m7h0.2MPa120°C20°C420°C200°C2确定换热器结构参数确定所选用的热管类型烟气定性温度：t广空4420+200=310在工程上计

2、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：tt=区髻=4208,284=18()oc烟气出口处:56t2+tiX4200+20x4-5-=5选取钢-水重力热管，其工作介质为水,工作温度为30F250°C,满足要求.其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。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=1.64Q，1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.lllBkg/pv=0.165X105par=23G7Ak/kg因此dv=1.64Ji=10.3mmyr(pvpv)l由携

3、带极限确定所要求的管径d_I1.78XQent"J九,rSJ%+Pt/%)-卜63-p了几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。=180。(：时Pl=886.9kg/m3p”=5.160/c/m3r=20130/kgJ=431.0xl0N/m因此dv=1.78x47Tx2013x(886B94+5d64)"Hgx43L0xl0"4(886«9"5d60)4=13.6nun考虑到安全因素，最后选定热管的内径为管壳厚度计算由式Pv42oqtT式中，Pv按水钢热管的许用压力28.5kg/mnf选取，由对应的许用2

4、30来选取管壳最大应力仆维=14kg/niiii2,而(J=-51Ax=3.5ka/nmr428.5x0.022200x3.5=0.896nmi考虑安全因素，取S=L5mm,管壳外径：4=dx+2S=22+2x1.5=25nini.通常热管外径为25381nm时，翅片高度选10171nm（一般为热管外径的一半），厚度选在0.31.2mm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6121nlii,并配装吹灰装置.综上所述,热管参数如下:光管内径4/mm光管外径d。/mm翅片外径df/mm翅片高度I,/mm翅片厚度5/mm翅片间距Sf/nun肋化系数P22

5、255012.5148.7翅片节距：Sf=Sf+e=4+1=5mm每米热管长的翅片数：幽=200/mSf5肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积Af=2xx（d-d；）+df.Jfnf44每米长翅片热管翅片之间光管面积4=%4（1-1“可）每米长翅片热管光管外表面积A"d。a+A2xx(df-d;)+dfJfnfl+do(l-nfJf)肋化系数：A小40.5x(O.O52-00253)+005x00011x200+0.025x(l-0.2)o-=8.70.025确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距S'=（1.21.5）%取S'=70mm。3热力计

6、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=匕=谶=Z8n】2v4x36002）确定迎风面宽度E,取E=L8m,热管的热侧管长"=：=您=1.56m,适当D1.0取，八=1.5ni,并且Lc=3/1,=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-=V/A'=OOUUX4

7、/>4.07m/So确定传热系数1）烟气定性温度：tf=G+S/2=42。寸。二=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。)一2(什牛叼)48=(0.07-0.025)-2X(0.0125X0.001X200)X1.5X26=1.56m2求烟气侧的最大质量流速Gmax=(V-Pf)/NFA=40000X0.608/3600X1.56=4.33kg/(m2,s)求烟气侧流体雷诺数&=(fimax，d。)/、=4.33X

8、0.025/28.6X10-6=3785通过Briggs公式，求的烟气侧流体的对流换热系数hf=0.137848718/.兴296,¥/，/d。=0.1378X(3785严18x(0.65旅X(-)0296X(4知1.)=62.3w/(m2)3)假定热管管壁温度tw=(牛+-)/2=1904)由九可以在查出热管侧的管材导热系数入=40w/(m-)At=tw-t|=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hf=0.122-At233-p05=0.122X702-33X205=3435w/(m2)同时4="2%/(儿%

9、)产=0.0125X(产6.I'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，烟气侧的热管效率方=0.85)算出烟气侧每米长的热管的翅片表面积：&=卜XgX(#_屏)+7Tdf司因1=0.62m2烟气侧每米长的翅片和热管之间的面积：心=4,d。(1rtf5/)=0.063ni2烟气侧管外每米长的热管的管外总面积：4=41+42=Q62+0.063=0.683ni26)算出烟气侧的管外有效对流换热系数九；=勿+样TD/公=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hc=hAc/Ac=呼

10、=3435w/(m2)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=1"吟=4X105m2/wK=1/,点+£'+£给+己的=1/(+4X10-5+4x10-5X3+W+0.001)/51x8.73435=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=PPf.Cp(t_t2)=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

11、其预热过程，因此t?=A%axA.m/八J”400©C=300-80/ZnOUv=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。/2K必上=(1672+1571068)X103/(2X233.3X166.4)=41.8m2m=A/n-d0-=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翅片管，使用Robinson和Briggs公式先