热管换热器及设计计算
热管换热器计算

热管换热器计算(2009-02-20 22:50:45)转载标签:热管换热器计算德天热管亚洲热管网热管换热器计算可用热平衡方程式进行计算,对于常温下使用的通风系统中的热管换热器的换热后温度,回收的冷热量也可用下列公式计算,由于公式采用的是显热计算,但实际热回收过程也发生潜热回收,因此计算值较实测值偏小,其发生的潜热回收可作为余量或保险系数考虑。
本文选自【亚洲热管网】热管换热器的计算:1. 热管换热器的效率定义η=t1-t2/t1- t3 (1-1)式t1、t2——新风的进、出口温度(℃)t3——排风的入口温度(℃)2.热管换热器的设计计算一般已知热管换热器的新风和排风的入口温度t1和t3,取新风量L x 与排风量L P相等。
即L x = L P,新风和排风的出口温度按下列公式计算:t2=t1-η(t1-t3) (1-2)t4=t3+η(t1-t3) (1-3)t4——排风出口温度(℃)回收的热量Q (kW), 负值时为冷量:Q(kW)= L xρX C x(t2-t1)/3600 (1-4)式中L x——新风量(m3/h )ρx——新风的密度(kg/m3)(一般取1.2 kg/m3)C x——新风的比热容,一般可取1.01kJ/ (kg ·℃)。
3.选用热管换热器时,应注意:1)换热器既可以垂直也可以水平安装,可以几个并联,也可以几个串联;当水平安装时,低温侧上倾5℃~7℃。
2)表面风速宜采用1.5 m/s~3.5m/s。
3)当出风温度低于露点温度或热气流的含湿量较大时,应设计冷凝水排除装置。
4)冷却端为湿工况时,加热端的效率η值应增加,即回收的热量增加。
但仍可按上述公式计算(增加的热量作为安全因素)。
需要确定冷却端(热气流)的终参数时,可按下式确定处理后的焓值,并按处理后的相对湿度为90%左右考虑。
h2=h1- 36Q/ L×ρ (1-5)式中h1, h2——热气流处理前、后的焓值(kJ/kg);Q ——按冷气流计算出的回收热量(W);L ——热气流的风量(m3/h );ρ——热气流的密度(kg/m3)。
(完整版)气气热管换热器计算书

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t 1,t 2,烟气流量V ,空气出口温度t 2c,饱和蒸汽压力p c .对于热管式换热器,t 1范围一般在250C ~600C 之间,对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C 以下.t 2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀,一般不低于180C .空气入口温度t 1c.所选取的各参数值如下:2 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 f =t 1+t 22=420°C+200°C2=310°C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: t i =t 1+t 2c ×45=420°C+152°C×45=180°C 烟气出口处:t o =t 2+t 1c ×45=200°C+20°C×45=56°C选取钢-水重力热管,其工作介质为水,工作温度为30C ~250C o o ,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d v =1.64√Q cr(ρv p v )12根据参考文献《热管技能技术》,音速限功率参考范围,取C Q 4kW ,在t o =56°C 启动时ρv =0.1113kg/m 3p v =0.165×105pa r =2367.4kJ/kg因此 d v =1.64√Q cr(ρv p v )12=10.3mm由携带极限确定所要求的管径d v =√1.78×Q entπ∙r(ρL −14⁄+ρv −14⁄)−2[gδ(ρL−ρv ]14⁄ 根据参考文献《热管技能技术》,携带限功率参考范围,取4Q ent kw 管内工作温度 t i =180℃时ρL =886.9kg/m 3 ρv =5.160kg/m 3r =2013kJ/kg4431.010/N m因此 d v =√1.78×4π×2013×(886.9−14⁄+5.16−14⁄)−2[g×431.0×10−4(886.9−5.160)]14⁄=13.6mm考虑到安全因素,最后选定热管的内径为m m 22d i管壳厚度计算由式][200d P S iV式中,V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取,由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm ,而2MAX 1[] 3.5/4kg mm故 0.896mm 3.52000.02228.5S考虑安全因素,取 1.5S mm ,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f . 通常热管外径为25~38mm 时,翅片高度选10~17mm (一般为热管外径的一半),厚度选在0.3~1.2mm 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2.5~4mm ;积灰严重时取6~12mm ,并配装吹灰装置.综上所述,热管参数如下:翅片节距:'415f f f S S mm 每米热管长的翅片数:'10001000200/5f f n m S 肋化系数的计算:每米长翅片热管翅片表面积22[2()]14f f o f f f A d d d n每米长翅片热管翅片之间光管面积(1)r o f f A d n每米长翅片热管光管外表面积o o A d 肋化系数:22[2()]1(1)4f o f f f o f f f rood d d n d n A A A d22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)8.70.0252.3 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 ′=(1.2~1.5)d f 取S ′=70mm 。
热管换热器设计计算及设计说明

热管换热器设计计算及设计说明热管换热器设计计算及设计说明1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.设计要求2.1 传热需求2.2 材料选择2.3 设计参数①换热面积②压降限制③管子尺寸④工作温度3.热管换热器基本原理3.1 热管换热器工作原理3.2 热管换热器的优点和应用领域4.设计计算4.1 换热器传热计算①热传导模型②热阻计算4.2 管子尺寸计算4.3 热管液体填充计算4.4 压降计算5.设计方案5.1 热管换热器结构设计①整体结构②管板结构③热管布置5.2 材料选用及制造工艺6.工程图纸6.1 总装图6.2 管板图6.3 管子图6.4 附件图7.安装与使用注意事项7.1 安装步骤7.2 操作须知7.3 维护保养附件:1.热管换热器结构设计图纸2.材料选择与使用说明书3.设备运行参数记录表本文所涉及的法律名词及注释:1.设计要求:设计过程中必须满足的相关要求和标准。
2.传热需求:根据工况和热流量确定的需要传热的要求。
3.材料选择:根据工作条件和传热要求选择合适的材料进行设计和制造。
4.设计参数:在设计过程中使用的相关参数,如换热面积、压降限制等。
5.工作温度:换热器在实际工作过程中的温度范围。
6.热传导模型:用于计算热管换热器传热效果的数学模型。
7.热阻计算:通过计算换热管道和外界之间的热阻来评估传热效果。
8.管子尺寸计算:根据传热需求和阻力要求,计算管道的尺寸。
9.热管液体填充计算:根据液体性质和工作温度,计算填充液体的数量和性质。
10.压降计算:根据流体流速和管道尺寸计算流体流经换热器时的压降。
11.设计方案:根据1.2节的目的和设计要求,提出符合要求的热管换热器结构设计。
12.制造工艺:制造热管换热器时需要采用的工艺方法。
13.总装图:热管换热器的整体结构图。
14.管板图:热管换热器中管板的结构图。
15.管子图:热管换热器中管道的结构图。
16.附件图:包括安装附件和连接管件的结构图。
热管换热器的设计计算

热管中从冷凝段回流到蒸发段的液体的一部 分 ,由于蒸汽流的流动将被携带到冷凝段 ,因而造成 蒸发段干枯 ,引起蒸发段过热 ,这一极限称为热管的 携带限 。 对重力式无吸液芯热管 , 携带极限的管径可用 下式计算 :
dc =
1. 78 Q ent
- 1/ 4 - 1/ 4 π γ(ρ ) + ρV L - 2
L经 = L1 = L2 K2 K1
饱和温度 , K; T1 、 T2 — — — 分别为热流体和冷流体的温度 , K。 安全长度比主要用于验证计算确定的长度比是 否安全 。 1. 3 工质的选择 工质的选择要满足与热管材质相容性和热物理
( 4)
2001 年第 3 期 王 磊 : 热管换热器的设计计算
1. 5 翅片效率与翅化比 1. 5. 1 翅片效率
G
单位 kg/ m2 ・ s
流动方向上的管排数
8 2. 4~2. 7
热管在气体侧传热时热阻较大 , 常采取加翅片 的方法来强化传热 。加翅片后 ,随翅片高度的增加 , 其温度与热管壁温有一个梯度 。当以热管光管面积 计算给热系数时 ,即存在一个翅片传热效率问题 ,即 η=
( 见 2. 3 中定义) ,W/ m2 ・ K;
M1 、 M2 — — — 分别为热流体和冷流体的质量流
单管传输功率 (kW)
<1 <3 <7
管径 d o ( 外径) (mm)
16~25 25~32 32~60
量 ,kg/ h 。 在计算时 , 需先确定 L 经 , 再根据传热原理求 K1 、 K2 。为此 , 可先估计 K1 、 K2 值 , 估算出 L 经 , 再进 行精确的传热计算 。 K1 与 K2 值可按表 2 估计 。
气气热管换热器计算书

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,t3,烟气流量V,空气出口温度頁,饱和蒸汽压力Pc・对于热管式换热器,ti范圉一般在250°C〜600°C之间,对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300°C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.空气入口温度的.所选取的各参数值如下:2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:f 宇_4沁;2沁=310比在工程上计算时,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半均值所得出:烟气入口处:q =如+営=420・c+严z = 18O°C烟气出口处:. t2+tiX4 200°C+20°Cx4l° 5 5 C选取钢-水重力热管.其工作介质为水.工作温度为30OC~250°C・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d v = 1.64 Qc t J厂9必)2根据参考文献《热管技能技术》,音速限功率参考范闱,取Qc=4kW,在10 = 56吃启动时p v = O.1113k^/7H3p v = 0.165 X 105par = 2367.4幼/kg因此d v = 1.64 I ! = 10.3 mmyr(p v p v)l由携带极限确定所要求的管径d _ I 1.78 X QentP Ji (P L"1/4+P V~1/4)_2^(P L -Pv]1/4根据参考文献《热管技能技术》,携带限功率参考范围,取Q ent=4kw 管内工作温度t t = 180°C时P L = 886.9kg/m3 pv = 5.160/c^/m3 r = 20\3kJ/kgJ = 431.0xl0^N/m178x4因此nx20L3x(8Q6.^i/4+SA6^i/4)-2 [gX431.0xl0-4(886.9-5.160)]1/4=13.6nun考虑到安全因素,最后选定热管的内径为4 = 22111111管売厚度计算由式Pv420qcr]式中,Pv按水钢热管的许用压力28.5kg /nmr选取,由对应的许用230°C來选取管壳最大应力乐朋=14kg/nim2,而[<r]= -(7,^ = 3.5ka / nmr 4考虑安全因素,= 1.5111111,管壳外径:df =4+2S= 22+2x1.5= 25mm. 通常热管外径为25〜38mm 时,翅片高度选10〜17mm (—般为热管外径的一半),厚度选在0.3~1.2mm 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2.5〜4mm :积灰严重时取6〜12inm,并配装吹灰装置.综上所述, 热管参数如下: 光管内径光管外径 翅片外径 翅片高度翅片厚度翅片间距肋化系数d]/mmd 。
热管换热器设计计算及设计说明

热管换热器设计计算及设计说明设计说明书目录1.引言2.设计目标3.设计计算3.1传热需求计算3.2材料选择3.3热管尺寸计算3.4换热面积计算4.设计结果4.1热管尺寸4.2换热面积5.结论1.引言2.设计目标本设计的目标是设计一个能够满足热量传递需求的热管换热器。
具体设计目标如下:-传热效率高,热量损失小;-体积小,重量轻,便于安装和维护;-耐腐蚀,使用寿命长。
3.设计计算3.1传热需求计算根据所需传热功率和热传导方程,可以计算出所需的换热面积。
传热功率的计算公式如下:Q=U*A*ΔT其中,Q为传热功率,U为传热系数,A为换热面积,ΔT为温度差。
根据具体的应用条件和需求,可以确定传热系数和温度差。
3.2材料选择根据工作温度和压力,选择合适的材料用于热管换热器的制造。
常见的材料有不锈钢、铜、铝等。
需要考虑的因素包括材料的导热性能、耐腐蚀性能和成本等。
3.3热管尺寸计算热管的尺寸设计主要包括直径、长度和分段数等。
热管的直径与流体的流量有关,需要根据实际流量计算得出。
热管的长度与传热效果有关,需要根据传热需求和热管材料的导热性能计算得出。
分段数的选择主要考虑热管结构的复杂度和制造成本。
3.4换热面积计算根据传热功率和传热系数,可以计算出所需的换热面积。
换热面积的计算公式如下:A=Q/(U*ΔT)其中,A为换热面积,Q为传热功率,U为传热系数,ΔT为温度差。
根据具体的应用条件和需求,可以确定传热系数和温度差。
4.设计结果4.1热管尺寸根据具体的传热需求和热管材料的导热性能,计算得出热管的直径为XX mm,长度为XX mm,分段数为XX。
4.2换热面积根据传热功率和传热系数,计算得出所需的换热面积为XXm²。
5.结论本设计通过计算得出了一台满足特定条件下的热管换热器的尺寸和换热面积。
这个设计可以满足传热需求,并具有高传热效率、小体积和耐腐蚀等特点。
第三章2 热管换热器(热管换热器).

2015
换热器
原理与设计
Principle and design of heat exchanger
Principle and design of heat exchanger
2015
3.5 热管换热器
热管换热器是一种新型、高效、节能换热器,广泛使用于航天航空业,并逐步 用于加热炉对流室烟气余热回收中。它是由数根热管组成的。热管外部装有翅片以 提高传热效果。热管管束中间装有隔板,冷、热流体分别在隔板的两侧流动,通过 热管进行热量传递。
2015
③ 旋转热管:工作液体的回流依靠离心力的分力作用
④ 重力辅助热管:同时受到毛细力和重力作用使凝液回流。当具有吸液芯的热管处于 冷凝段在加热段上方位臵时,热管就将按重力辅助热管方式运行
Principle and design of heat exchanger
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3.5.3 热管的工作特性 热管为什么能工作? 因为吸液芯的泵送作用
Principle and design of heat exchanger
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热管的传热过程
六个传热步骤:
1)热量从热源通过壳壁和充满液体工质的吸液芯传递到液汽分界面上 2)液体在蒸发段内的液-汽分界面上蒸发 3)蒸汽通过蒸汽腔输送到冷凝段 4)蒸汽在冷凝段内的汽-液分界面上冷凝
5)热量从冷凝段内的汽-液分界面通过吸液芯和壳壁传给外热汇(即冷源)
Principle and design of heat exchanger
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管芯的结构 1)紧贴管壁的单层及多层网芯,图3.66(a) 2)烧结粉末管芯,图3.66(b),它是由一定目数
192空调用热管换热器的设计计算全文

空调用热管换热器的设计计算西安工程大学 王晓杰 黄翔 武俊梅 郑久军摘 要: 热管技术以其独特的技术在很多领域得到了广泛的应用,在空调领域热管技术也逐渐受到重视,除了理论研究热管技术在空调领域的应用外,设计出合适的换热设备对热管在空调领域的应用也及其重要。
热管换热器的计算内容主要有热力计算和校核计算。
其中热力设计计算大致可分为常规计算法,离散计算法和定壁温计算法。
空调用热管换热器一般为气-气型换热器,文章主要针对气-气型热管换热器的常规计算法进行介绍,并给出了一个具体实例的计算结果,以进一步促进热管换热器在制冷空调领域的应用研究。
关键词: 热管 空调 热力计算1 引言[1][2][4]热管换热技术因其卓越的换热能力及其它换热设备所不具有的独特换热技术在航空,化工,石油,建材,轻纺,冶金,动力工程,电子电器工程,太阳能等领域已有很广泛的应用,制冷空调领域冷冷热流体温差小,因此热管技术也逐渐受到重视。
根据实际需要设计出合理的热管换热器对于空调领域来说也极为重要。
同常规换热器计算一样,热管换热器的计算内容主要有两部分:热管换热器的热力计算和校核计算。
在这里主要对热管换热器的热力计算做个介绍。
热管换热器的热力设计计算目前大致可分为三类:常规计算法,离散计算法,定壁温计算法。
常规计算法将整个热管换热器看成一块热阻很小的间壁,然后采用常规间壁式换热器的设计方法进行计算。
离散计算法认为热量从热流体到冷流体的传递不是通过壁面连续进行的,而是通过若干热管进行传递,呈阶梯式变化,不是连续的。
定壁温计算法是针对热管换热器在运行中易产生露点腐蚀和积灰而提出的,计算时将热管换热器的每排热管的壁温都控制在烟气露点温度之上。
从而避免露点腐蚀及因结露而形成的灰堵。
空调系统要处理的对象一般为室外新风或是室内排风,都属于气态介质,因此空调用热管换热设备为气-气热管换热器。
本文将对空调用气-气热管换热器的常规计算法的热力计算做个简要介绍,文中的一次空气是待处理室外新风,二次空气可以是室内排风或室外新风。
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热管换热器应用
• 石油化工中的余热回收
热管换热器体积小、布置灵活、可控制露点腐蚀,在 石油化工的加热炉余热利用应用广泛。近年来,随着对能 源利用率的要求提高, 要求排烟温度降低到120℃以下, 设备和热管会遇到露点腐蚀的问题。于是开发了耐腐蚀搪 瓷热管,搪瓷热管式在普通碳钢(翅片管)外涂一层耐酸 搪瓷。搪瓷厚度为0.2mm,不易结垢积灰,耐磨损、抗腐 蚀。
• 翅片材料-低碳钢 焊接方式-高频焊接
• 光管外径0.032m 热管内径0.027m
• 热管全长2m
翅片高度0.015m
主要设计步骤
• 计算传热量、空气流出口温度和对数平均 温差
• 确定引风面积、迎风面管排数 • 求总传热系数 • 求加热侧总传热面积、热管换热器根数 • 求换热器纵深方向排数 • 求流体通过热管换热器的压力降
设计计算结果
• 总传热系数 18.5W /(m2C)
• 加热侧总传热面积 91.7m2
• 热管根数 95根
• 热侧压降 511Pa
• 冷侧压降 290Pa
• 经济性核算
设备初投资 2.9万元 全年操作费用6300元 年
设备电耗 1.5KW 每年节约油耗140.77t/
年节约费用16.1万
成本回收期两个月
主要内容
• 热管介绍 • 热管换热器分类 • 热管换热器设计计算 • 热管技术的应用 • 螺旋板换热器介绍 • 螺旋板换热器设计计算
热管的介绍
• 热管一般由管壳、毛细多孔材料 吸液芯和工作介质组成。
• 在蒸发段吸热热量气化成气体; • 在冷凝段放出气化潜热热凝结成
液体; • 在工业利用中,工作介质依靠重
搪瓷热管的制造成本较不锈钢低,抗腐蚀性比不锈钢 高很多,其抗腐蚀性和经济性有很大优势,特别是有很好 的抗硫酸露点腐蚀能力。
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器是两张平行的钢板在卷 床上卷制成两个螺旋通道的螺旋体,加上顶盖 和接管而构成的。螺旋板式换热器使气体成 螺旋形流动,其内外面间隔通道互相贴近,结 构紧凑,在同样体积相同、阻力降相同的情 况下,传热面要较列管换热器为大。
冷流体4.9t/h 进口温度70℃ 出口温度135℃
热流体速度0.8m/s
冷流体速度1.5m/s
螺旋板式换热器板宽0.3m
• 设计结果
换热面积 8.4m2
螺旋通道长度14m
THANKS
力从冷凝段回流到加热段,这种 热管称为重力热管或两相热虹吸 管。
热管换热器分类
• 热管换热器是一种热流体和冷流体互不接触的 表面式换热器。
• 整体式热管换热器
• 分离式热管换热器
• 回转式热管换热器
• 热管余热锅炉
热管换热器设计计算
• 目前热管换热器大多数用作气-气换热。 • 主要任务是求总传热系数U • 选择适当的标准迎面风速,限制在2~3m/s • 管外加翅片,提高气-气换热时的传热系数
• 常规设计计算法与常规间壁式换热器相似 将热管群看成是一块热阻很小的“间
壁”,热流体通过“间壁”的一侧不断冷却, 冷流体通过“间壁”的另一侧不断被加热。
主要原始数据
• 排烟烟气流量4507m3/h 温度240-260℃
• 预热空气流量3800m3/h
进口温度20℃ 出口温度160-170℃
• 热管工质-水 管壳材料-20号锅炉无缝钢管
螺旋板式换热器较多采用液-液换热。
螺旋板式换热器分类
1、按流动方式分 • 逆流型 • 错流型 • 混合型 2、按焊接方式分 • “Ⅰ”型 螺旋体端面全部焊
接 • “Ⅱ”型 螺旋体端面交错焊
接 • “Ⅲ”型 四张钢板卷制
螺旋板式换热器设计计算
• 设计条件
热流体5.2t/h 进口温度170℃ 出口温度100℃