毕业设计解说 修改ppt

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学院：机械工程学院答辩人：闫青松指导老师：龚曙光教授毕业设计解说

应用简式辐射换热器回收工业炉窑的高温烟气余热,是降低炉窑消耗、改善炉内的燃烧及热交换条件、提高炉子热效率的重要方法。辐射换热器具有以下独特优点：烟气通道不易堵塞；空气流不易出现偏流；传热面不易腐蚀；换热器为整体结构，不易发生漏气；换热效率高等。毕业设计立题研究内容

螺旋升管式辐射换热器是筒式辐射预热器的一种，其基本结构见图1筒式辐射预热器结构1-上部风环；2-支架；3-外筒；4-内筒；5-下部风环；6-膨胀器；7-沙封

螺旋升管式辐射换热器由内外两层钢板组成。为增强传热效果，两层钢板之间的环形通道用螺旋上升的钢板隔开，形成数个独立的螺旋上升通道。螺旋升管式辐射换热器的基本物理过程为，高温烟气从下往上通过内层钢板，被加热介质从下往上通过螺旋上升通道，冷热介质通过内层钢板进行传热。

以已投产的云南昆钢3x20m2改300m2烧结机用双预热点火保温炉系统为测试对象，其工艺参数如下：项目

单位

测试结果空气出口温度 ℃

194空气出口速度 m/s

10.4毕业设计前期查阅资料、调研毕业设计前期，通过中国知网，图书馆等资源收集了一下文献，并认真阅读，然后撰写了文献综述和参考文献。[1]施林德尔EU(德)，换热器设计手册..北京.机械工业出版社，1987[2]王璋保，梁巨元.华东冶金学院学报，1993;10(1):39-55[3]王璋保等，辐射换热器的理论研究之一，华东冶金学院学报，1985;20(1)[4]王璋保，辐射换热器的现状与今后发展，华东冶金学院学报，1993：3（10）8-15[5]张一谦，冶金能源，1995：4（14）51-54[6]王秉铨，工业炉设计手册（第二版），1996,北京，机械工业出版社[7]《钢铁厂工业炉设计参考资料》编写组，钢铁厂工业炉设计参考资料，1979，北京，冶金工业出版社[8]《重有色冶金炉设计参考资料》编写组，重有色冶金炉设计参考资料，1979，北京，冶金工业出版社[9]张晓欧等，内插件式换热器的实验研究，中国金属学会热能与热工学会第六届年论文，1990:7[10]黄志甲，辐射换热器一次侧强化传热的研究，华东冶金学院学报，1993,4（10）32-38[11]林宗虎，强化传热及其工程应用，北京，机械工业出版社[12]JobstW.Seehausen.HeartTransberPittsburgh,1980；83:272-277参考文献

最早出现的圆筒式辐射换热器是由两个同心圆筒组成的，换热器的综合传热系数不高。空气侧的流动阻力较小，结构简单。提高辐射换热器的换热效率和换热量，是改进换热器的主要出发点。七十年代出现的肋化圆筒辐射换热器在辐射筒的外侧增加很多肋片，其目的是增加空气侧的换热面积[2]。但是经过实际使用，增加的肋骨换热面积并没有起到增加换热量的作用。主要原因是对为数众多的肋片进行焊接，两者的接触面间留有空隙，热阻很大。这种换热器的换热量及综合传热系数与普通换热器差不多甚至还低一些。空气流动阻力较大。为提高换热器的结构强度及提高热交换面积，国内外曾使用过娄状形辐射换热器[3]。对于高压流体必须用螺旋状辐射换热器来预热[4]。文献综述摘要

减薄或破坏边界层是提高换热效果极有效措施，出现的喷流辐射换热器就是这种措施的有力体现[5]。它的特点是：在普通辐射换热器的内筒和外筒之间增加一个喷流筒。缺点是空气流动阻力较大，要求空气压力较高。在普通圆筒辐射换热器的内外筒之间的间隙内填入车床加工碳素钢件的螺旋状切屑后，组成铁屑换热器[6]。对辐射筒的表面做过不少研究，如增加筒壁粗糙度，采用凹凸形、半圆形、齿轮形、波浪形等形状管表面等，也有一定的效果。因为单通道空气流程的环缝式辐射换热器即使采用各种强化传热的措施，其效果仍是有限的[7]。所以研究者寻求多（双）通道空气流对换热的影响的程度。国外曾有过在三筒式辐射换热器的内缝里加铁丝网格进行试验研究的报导，该方法可以较大幅度的提高K值[8]。三筒式换热器有效的较大幅度的提高辐射换热器的换热效率和K值。根据文献综述和研究内容撰写了开题报告，并设定了设计思路。先进行换热器外形的设计，然后进行热计算的校验，再是零部件的设计及校核。然后再绘制设计图。开题报告的撰写确定了设计方案后，我按照方案进行了设备的外形计算。利用换热器设计手册参照公式进行了热计算。包括有效传热热流量、烟气出口温度的计算、传热表面积、内筒高度和核算管段入口系数等。换热器的设计计算然后利用换热器设计技术设计了设备的膨胀节，吊耳，支座，筒体等基本零件，然后进行了强度校核。形成论文初稿。经过老师的指导，修改了不合理之处。最终完成设计图纸的绘制。换热器的零部件设计在设计过程中，在确定进入换热器的烟气标况流量、换热器烟气进口温度、进入换热器的空气标况流量、换热器冷空气进口温度、换热器热空气出口温度以及入换热器烟气成分等设计条件的基础上，需要根据设计手册选择合适的烟气流速，然后根据基本的公式确定换热器的筒径和环缝宽度，然后，我们要进行的是热计算：有效传热热流量、烟气出口温度的计算、传热表面积、内筒高度和核算管段入口系数。在这些热力计算中，需要借助相关的图表，选择合适的出入口烟气温度，烟气的黑度，结论烟气的平均比热容以及进、出口集箱辐射的影响取辐射增量等技术参数，从而保证热计算前后的合理性以及换热器设计的正确性。以核算管段入口系数设计计算为例，如果我们选择螺旋节距为h，则螺旋直径为外筒内径减去壁厚，同时根据内筒高度H，则螺旋圈的圈数则为内筒直径与节距的比，螺旋长度(指空气流程长度)可根据相应的公式计算出来，在进行环缝通道内空气传热系数计算时，需要先对环缝的当量直径进行确定，然后计算空气对流传热系数，对比前面的假设是否正确的，此次计算假设正确，无需再算，当完成换热器外形的计算设计和换热器热计算之后，还需进行换热器热力参数的校核，从空气温度、烟气温度、水当量之比、换热器空气侧的热传递单元和换热器空气侧的热传有效度等的计算，根据进、出口空气温度和进、出口烟气温度计算和假设值对其进行误差分析，如果相对误差在可接受的范围之内，则表明这些技术参数是合理有效，此换热器技术参数有效。否则需重新假设计算和校核。然后是需要根据壁温的大小来选择换热器的材质，在壁温的计算校核中主要涉及的有平均壁温、烟气入口处壁温和烟气出口处壁温，后根据最高壁温选择相应符合条件的换热器材料。除此之外，换热器压力的校核计算也是十分的重要的。首先是空气侧压损：我们可以根据摩擦压损由热计算知空气在环缝通道内的雷诺数的大小，判断流动状态，从而可推得摩擦阻力系数的大小，然后按公式计算摩擦阻力损失。其次是形阻（局部）压损，我们可以根据设计需求，取进、出口环形集管阻力系数的大小，确定温度补正系数求得形阻损失，最终获得空气侧压总损看是否符合设计要求。第二是烟气侧压损：烟气侧压力损失包括烟气进、出口的形阻损失和内筒内的摩擦阻力损失，由于换热器为立式安装，烟气的浮力忽略不计。根据烟气在内筒内标况流速的大小确定烟气雷诺数，然后由摩擦系数确定摩擦阻力损失，