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，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 ..所选取的各参数值

如下：

烟气流量 V 饱和蒸汽压力 p c 空气出口温度

空气入口温度

排烟入口温度 t 1 排烟出口

温度 t 2 40000m 2/h

120°C 20°C

420°C

200°C

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： =

=

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： 烟气出口处：

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

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

启动时

因此

由携带极限确定所要求的管径

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

时

4431.010/N m

因此

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 i

V

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

[] 3.5/4

kg mm

故 0.896mm 3.5

2000.022

28.5S

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：'10001000

200/5

f 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()]14

f 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)

4

f o f f f o f f f r

o

o

d d d n d n A A A d

22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)

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

取

。

3 热力计算

确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长

,以及迎风面管数B

1）确定烟气标准速度v ，一般取~5m/s ，假设v =4m/s ，可得出烟气迎风面的面

积

2）确定迎风面宽度E ,取E =，热管的热侧管长

,适当取

,并且

,

。

3）求出迎风面的管数B ，

,B 为整数，应取B =26，因此实际的迎风面的宽度,同时实际的迎风面面

积

,实际的速度是

。

确定传热系数 1）烟气定性温度：,从而确定烟气的物

性参数：

310

2）确定烟气侧管束的最小流通截面积

求烟气侧的最大质量流速

求烟气侧流体雷诺数

=3785

通过Briggs公式，求的烟气侧流体的对流换热系数

3) 假定热管管壁温度

4) 由可以在查出热管侧的管材导热系数

在米海耶夫推荐的下，可推出冷侧流体的对流换热系数

同时

由两参数，可以查圆形翅片管的肋效率图，烟气侧的热

管效率

5) 算出烟气侧每米长的热管的翅片表面积：

烟气侧每米长的翅片和热管之间的面积：

烟气侧管外每米长的热管的管外总面积：

6) 算出烟气侧的管外有效对流换热系数

算出冷流体管外有效对流换热系数

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

。因此，管壁的导热热阻为

确定烟气侧总传热面积和换热器所需要的管数

1）算出传热量

由于热平衡，并且考虑到6%的综合热损

2) 确定对数平均温差，忽略其预热过程，因此

3) 确定烟气侧的总传热面积和换热器所需要的管数m

=

应取整m=355 根

确定管排数

取整排

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=357

4 流阻计算

确定烟气侧的流阻

对于圆形翅片管，使用Robinson和Briggs公式

先求出烟气侧摩擦系数

=

烟气侧的压力降

确定引风机的功率增量

??为电动机效率，通常取。