H型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素实验研究

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H型翅片管

H型翅（鳍、肋）片管式余热回收装置（又称省煤器）
H型翅片管型省煤器技术是采用H型翅片管（亦称H型鳍片管、肋片管、蝶片管）组装成的高效换热省煤器。

1、结构形式：
基本形式为“H”型及双“H”型，顺列布置。

2、性能特点
1）省煤器用H型翅片管式省煤器代替光管省煤器，可以增加换热面积，减少管子排列数目，从而增大烟气流通截面，使烟速降低，减少磨损。

由于管子的磨损速度与烟气的流速的3.33次方成正比，所以如果烟气速度从9m/s降低至7m/s，则磨损速度就会降低至原来的43%。

同时实验表明，翅片管本身有使飞灰向管排中间集中的作用，故采用翅片管省煤器在结构上有减轻磨损的作用
2） H型翅片管可制造成双管的“双H”型翅片管，其结构的刚性好，可以应用于管排较长的场合。

3）H型翅片管省煤器采用顺列布置，H型翅片把空间分成若干小的区域，对气流有均流作用，使磨损大大降低
4）H型翅片由于两边形成笔直通道，可取得最好的吹灰效果。

5）空间紧凑，总体重量大为减轻，降低造价
6）节能、耗电少：用于发电机组的省煤器，至少可减少三分之二发电机排烟热损失，每吨蒸汽仅耗电2～4kW
7）操作维护简单；节省劳动力：省煤器整体组装出厂，运动部件少，结构简单，便于安装。

自动化水平高，运行维护简单，可减少运行人员。

3、参数
蒸汽压力：0.5～4.0 MPa
蒸汽形式：饱和蒸汽/过热蒸汽
4、循环方式
自然循环/强制循环
5、适应范围
适应于功率范围为600kW～15000kW的各种类型的发电机组及温度大于300℃的各种余热资源。

翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究

翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究摘要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。

对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。

由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。

本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。

正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。

关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能1 绪论1.1课题背景及研究意义换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。

例如，过路热力系统中的过热器、省煤器、空气预热器、凝汽器、除氧器、给水加热器、冷却塔等；金属冶炼系统中的热风炉、空气或煤气预热器、废热锅炉等；制冷及低温系统中的蒸发器、冷凝器、回热器等；石油化工工业中广泛采用的加热及冷却设备等，制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，这些都是换热器应用的大量实例。

它不但是一种广泛应用的通用设备，并且在某些工业企业中占有很重要的地位。

例如在是有化工工厂中，它的投资要占到整个建厂投资的1/5左右，它的重量站工艺设备总重的40%；在年产30万吨的乙烯装置中，它的投资站总投资的25%。

由于世界上燃煤、石油、天然气资源储量有限而面临这能源短缺的局面，各国都致力于新能源的开发，并积极开展预热回收及节能工作，因而换热器的应用又与能源的开发及节约有着密切的联系。

管式热媒水烟气换热器系统（MGGH）应用介绍及运行中防腐蚀、防积灰技术研究

管式热媒水烟气换热器系统（ MGGH）应用介绍及运行中防腐蚀、防积灰技术研究摘要：文章主要对烟气换热器技术进行了介绍，详细阐述了管式热媒水水烟气换热器（MGGH）技术来源及技术特点，并以东南某发电公司工程为实例，对管式热媒水烟气换热器系统（MGGH）在运行中如何防止设备低温腐蚀、防止积灰进行了分析及探讨。

关键词：烟气换热器；防腐蚀；防积灰1管式热媒水烟气换热器技术1.1技术来源自1997年起，由于日本环保排放控制综合要求不断提高，对应的烟气处理工艺促使低低温高效烟气处理技术在日本火电机组得到全面发展。

低低温烟气处理技术工艺的原理是在锅炉空预器后设置MGGH（热媒水热量回收系统），使进入除尘器入口的烟气温度由原来的130~150℃降低至90℃（日本称为低低温状态）左右，从而提高常规电除尘的收尘性能。

而湿法脱硫装置出口设置MGGH（热媒水烟气再热系统）通过热媒水密封循环流动，将从降温换热器获得的热量去加热脱硫后净烟气，使其温度从50℃左右升高至80℃以上[1]。

1.2技术特点管式热媒水烟气换热器提效的核心措施就是在传统干式电除尘器之前布置了一级MGGH（热媒水热量回收系统），将电除尘器的运行温度降低至低低温状态，同时提高了脱硫系统出口烟气温度，对于发电机组来说，带来了下列优势：（1）有效降低烟气飞灰比电阻，不会发生“反电晕”现象。

一般当烟气温度在130℃~150℃左右时，烟尘比电阻值处于较高点，电除尘器易出现低电压、大电流的“反电晕”现象，造成除尘效率下降。

而烟气温度在90℃~110℃区间时烟尘比电阻值可以下降1~2个数量级，使得烟尘比电阻处于最适宜电除尘器收尘的比电阻范围内，从而确保电除尘器的高效收尘，可以完全杜绝“反电晕”现象的发生。

（2）对于整个系统来讲，由于电除尘器前烟温降低至90℃左右，烟气中的气态SO3会完全冷凝成液态，从而被电除尘器前大量的粉尘颗粒所吸附，再通过电除尘器对粉尘的收集而被除去，相当于SO3的调质作用，可以大大提高电除尘器性能。

翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展_实验研究.

科技报道翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展———实验研究Ξ刘建魏文建丁国良张春路(上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200030摘要概述目前国内外空调制冷行业中普遍采用的几种不同翅片类型(平直翅片、波纹形、条缝形翅片、百叶窗形翅片的换热特性和压降特性的实验研究进展,通过对这几种翅片类型换热及压降特性的介绍和分析,提出了翅片管式换热器研究中的一些不足。

关键词工程热物理;翅片管;综述;换热;压降Development of Study on Heat Transfer and Friction Characteristicsof Fin-and-Tube Heat Exchanger-Experimental StudyLiu Jian☆,Wei Wenjian,Ding Guoliang and Zhang☆Shanghai Jiao tong University,ChinaAbstract This paper reviews the recent development of the study on heat transfer and friction characteristics of fin-and-tube exchangers with different fin surface s.The fin surface type s involve in plain fin surface,corrugated fin sur2 face,silt fin surface,and louver fin surface.By stating and analyzing the heat transfer and friction characteristics with different fin surface s the feature and application with special fin surface are de scribed and the methods of improvement are sugge sted.K eywords engineering thermophysics;fin-and-tube;review;heat transfer;pre ssure drop1引言翅片管式换热器是一种在制冷、空调、化工等工业领域广泛采用的一种换热器形式。

H形翅片管传热和阻力特性数值研究

热效果更好。
关键词：传热特性；阻力特性；数值仿真
中图分类号：ＴＭ７４３文献标识码：Ｂ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｎＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒａｎｄＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ
ｈｅａｔｔｒｎｓａｆｅｒａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓａｓｗｅｌｌａｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｆｒｏｍａｒｎｃｅｏｆＨ —ｔｙｐｅｉｎｆｎｅｄｔｕｂｅｓａｒｅｉｎｌｆｕ－ｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒｏｆｇａｓ．ＷｉｔｈｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒ．ｔｈｅａｉｒ —ｓｉｄｅＮｕｓｓｅｈｎｕｍｂｅｒｉｓｒｅｓｇｒａｄ — ｕｌｌａｙａｎｄｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅｂｅｃｏｍｅｓｂｅｔｔｅｒａｎｄｂｅｔｔｅｒ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅａｉｒ —ｓｉｄｅＥｕｌｅｒｎｕｍｂｅｒｄｒｏｐｓｓｔｅｐｂｙｓｔｅｐｕｎｔｉｌｃｌｏｓｅｔｏａｉｆｘｅｄｖａｌｕｅ．ＴｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｆｒｏｍａｒｎｃｅｓｏｆｂｏｔｈｓｉｎｇｌｅＨ —ｔｙｐｅｉｆｎｎｅｄｔｕｂｅｓａｎｄｄｏｕｂｌｅｏｎｅｓｗｅａｋｅｎｐｒｏｒｅｇｓｓｉｖｅｌｙ．ＷｈｅｎＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒｉｓｓａｍｅ，ｔｈｅｉｒ—ｓａｉｄｅＮｕｓｓｅｈｎｕｍｂｅｒ，ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｈｅａｔｔｒｎｓａｆｅｒ

H型鳍片管束传热特性实验研究

H型鳍片管束传热特性实验研究吴新;商宇薇;王军龙;任钢炼【摘要】Extensive experiments on the heat transfer and pressure drop characteristics of H-type finned tube bundles were carried out. In the present study, 5 samples of H-type finned tube bundles with different geometrical parameters, including the tube diameter, fin height, fin pitch, transverse tube pitch and longitudinal tube pith were tested in a wind tunnel. Test results are compared with results calculated from the correlation in Soviet thermodynamic calculation standard of boilers. The corresponding correlations of heat transfer and friction factor for H-type finned tube bundles with the tube diameter of 38 mm are proposed based on the experimental results. The comprehensive heat transfer correlation for H-type finned tube bundles with different geometrical parameters is also established and the correlation can describe 96. 5% of the database with an error of ± 15% . Comparisons between two groups of existing experimental data in literature and results calculated from the correlations are shown. The maximum differences of the Nusselt number are 11% and 17. 7% , respectively. The present investigation provides a reliable basis for the design of H-type finned tube bundles.%在传热风洞实验台上对5组不同结构参数的H型鳍片管束气侧的传热与阻力特性进行了实验研究.实验中考虑了管径、鳍片净高度、鳍片节距以及管排横纵向间距等影响因素,并将实验结果与前苏联锅炉热力计算标准进行了比较.根据实验结果拟合得到了管径φ38 mm、管排纵向间距变化的H型鳍片管束的传热及阻力系数关联式和适用于不同结构参数下H型鳍片管束的传热总关联式；96.5％的实验数据与H型鳍片管束传热关联式计算数值误差小于±15％.同时,将关联式计算值与现有两文献中的实验数据进行了比较,结果表明,传热准则数的最大误差分别为11％和17.7％.该研究为H型鳍片管束的设计提供了可靠的依据.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(043)001【总页数】6页(P88-93)【关键词】H型鳍片管束;传热;阻力系数;关联式【作者】吴新;商宇薇;王军龙;任钢炼【作者单位】东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,南京210096 ;东南大学能源与环境学院,南京210096;东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,南京210096 ;东南大学能源与环境学院,南京210096;东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,南京210096 ;东南大学能源与环境学院,南京210096;江苏申港锅炉有限公司,张家港215600【正文语种】中文【中图分类】TK172换热设备在CFB等锅炉中占有重要的地位，其传热性能对机组节能有着重要的意义.H型鳍片管束除了具有增大管外传热面积、实现强化传热的优点外，还具有如下优良特性:① 不积灰性能.H型鳍片焊在管子不易积灰的两侧，鳍片中间留有一定距离的间隙，鳍片与气流方向平行，因此气流可以吹扫管子鳍片上积灰，从而起到很好的防止积灰、减小流动阻力的作用.② 提高传热性能.鳍片表面特殊的沟槽结构使烟气易于吹扫管束表面进口和尾部分离区中的积灰，从而降低了积灰对整个鳍片换热的影响，达到强化传热的目的.鉴于H型鳍片管具有的上述优点，有关鳍片管传热特性的研究日益增多［1－10］.刘聿拯等［2］对某结构参数H型鳍片管束进行了传热与阻力实验研究，最终得到适用于其结构参数的H型鳍片管束的传热与阻力关联式.张知翔等［3］基于Fluent计算平台对特定结构参数H型鳍片管的传热特性、阻力特性和综合性能进行了数值研究，得到结构参数对传热及阻力的影响规律.Ay等［4］使用红外线测温仪测得鳍片管换热器上鳍片的温度分布，并通过获得鳍片温度分布推导出鳍片局部换热系数.由于不同学者所研究的H型鳍片管束的结构差异与研究条件的限制，迄今为止H型鳍片管束的传热与阻力特性的各种计算方法(包括有关计算标准中推荐的计算方法)的结果差异较大，不能满足实际需要.本文针对5组不同结构，3种管径的H型鳍片管束进行传热与阻力实验，对φ38 mm管径H型鳍片管束单独拟合出精度较高的传热与阻力关联式;并通过5组实验数据，拟合出考虑各结构参数影响且适用范围较广的传热总关联式.H型鳍片管束传热与阻力实验系统由空气系统和热水系统组成，如图1所示.其中，空气系统包括引风机、0.5 m的过渡段、1.3 m的实验段以及1.2 m的稳定段等，热水系统由锅炉、水泵、流量计及实验段组成.给水经锅炉加热后进入H型鳍片管束换热器，被引入的空气沿稳定段到达实验段，横向冲刷H型鳍片管束，空气与水成逆流布置，被鳍片管束内热水加热后回到风机.热水被管外空气冷却后流回锅炉循环使用.在实验过程中，通过实验管束的进出口风温以及换热器保温层外壁温均采用经标定的精度为0.5级的铜－康铜热电堆精确测量，温度范围为20～50℃;进出口水温使用铂电阻测量，温度范围为80～60℃;空气进出口压差采用CYR-ID差压变送器测量;空气侧流量使用旋涡流量计和笛形管流量计串联测量，水侧流量则采用涡轮流量计与浮子流量计串联测量.上述测量数据均采用计算机采集.本文研究的实验元件结构如图2所示，沿空气流程方向顺列布置3×10排管束，整个管束的水路相串联，H型鳍片管结构参数如表1所示.单根鳍片管总长度为320 mm.对图2中的H型鳍片管，冷空气横掠鳍片管时从管内热水中吸收热量.热水与冷空气之间总的换热量、鳍片管热传导热量以及鳍片管内侧热水与管壁的换热量三者相等，即式中，tw1为管内侧壁面温度，℃;tw2为管外侧壁面温度，℃;t1为鳍片管外侧冷空气温度，℃;t2为管内热水温度，℃;Q为热水与冷空气换热量，W;h1为鳍片管外侧冷空气对流换热系数，W/(m2·K);h2为管内热水对流换热系数，W/(m2·K);ηf 为鳍片效率;Ff为鳍片表面积，m2;Fb为鳍片管外侧光壁面积，m2;d为管外径，m;di为管内径，m;l为管束总长度，m;λw为管壁导热系数，W/(m·℃).管内热水与管外冷空气之间的传热系数为式中，k为总传热系数，W/(m2·K);F1为管外侧流体传热总面积(Fb+Ff)，m2.由式(1)及(2)可得从而有式中，H型鳍片效率按方形翅片公式计算，鳍片效率与鳍片几何尺寸和h1有关，在计算中应进行迭代求解［11－12］.2.2.1 传热准则数的计算在实验中，首先根据水侧与空气侧热量平衡，减去实验过程中换热段存在的对流与辐射热量损失(在实验过程中该热量损失实测不大于2%)得到实际传热量，然后根据式(2)和(4)计算得到空气侧对流换热系数.但要得到鳍片管束的传热关联式，则必须获得不同Re所对应的Nu值(其中Re以管外径为特征长度)，即最后通过式(4)与(5)计算出H型鳍片管束的传热准则数.2.2.2 流动阻力的计算鳍片管的阻力特性可由阻力系数ξ表示.阻力系数ξ计算式为式中，Δpj为空气沿工作段总压降，Pa;u为换热段最小截面处空气流速，m/s;ρ为空气密度，kg/m3;z为纵向管束排数.将实验中5组H型鳍片管束的传热实验结果与前苏联1973年锅炉热力计算标准［11］推荐的方法所得的计算结果进行比较，其计算公式如下:式中，NuH为以鳍片节距为特征长度的努塞尔数;Cz为空气行程方向上管排修正系数;Cs为管束几何布置方式的修正系数;ReH为以鳍片节距为特征长度的雷诺数. 由于文献［11］中所采用的特征长度为鳍片节距，因此在比较前将NuH和ReH的特征长度［11］转化为与本文一致的管外径，即按照式(8)进行特征长度转化后，仅以φ 38 mm管径、管排纵向间距88 mm的H型鳍片管束为例，对比结果如图3所示.从图中可见，实验得到的H型鳍片管束传热准则数趋势与文献［11］的结果相同，且计算值［11］均比实验数据低1.2% ～6.9%，主要原因:① 文献［11］中所研究的是方形翅片，而本实验研究的为H型鳍片，H型鳍片迎风面具有特殊的沟槽结构，减小了传热恶化部分，因此传热性能较方形翅片管要高.② 文献［11］中关联式是在400℃烟气下实验得到的经验公式，而本实验采用40℃左右的空气，二者Pr的差异，使文献［11］计算值较低.图4(a)、(b)分别为φ38 mm管径下，3组不同管排纵向间距的H型鳍片管束的Nu-Re以及ξ-Re关系曲线.如图中所示，随着Re的增大，传热性能增强，阻力系数减小.在相同Re下，随着鳍片管束管排纵向间距增加，传热性能增强，阻力系数增大.这主要是因为管排纵向间距减小时，后排管对前排管的扰流起到抑制作用，从而使空气流经前排管时的湍流强度减小，导致传热能力降低，阻力系数下降.根据上述实验数据处理方法，可得到流体横向冲刷φ38 mm管径H型鳍片管束时的传热与阻力关联式分别为式中，特征长度为管外径d;定性温度为管外流体进出口平均温度;实验Re范围为3.0×103～3.0×104.图5(a)为传热准则数实验数据与关联式计算值之间的对比图.如图中所示，95.1%的实验数据与关联式计算数值之间误差在±5%以内.当 Re＜2.0×104时，两者相差较小，随着 Re的增大，误差增加，最大误差为5.81%，最小误差为0.12%. 图5(b)为阻力系数实验数据与关联式计算值之间的对比.如图中所示，94.8%的实验数据与关联式计算数值之间误差在±10%以内，最大误差为10.51%，最小误差为0.31%.通过5组不同结构参数H型鳍片管束传热实验后，将实验所得数据进行整理，综合考虑管径、鳍片净高度、鳍片节距以及管排横纵向间距等影响因素，拟合出如下公式:式中，特征长度为管外径d;定性温度为管外流体进出口平均温度;Re范围为3.0×103～3.0×104.实验证明，管排间距对传热性能影响较大，关联式(11)在文献［11］的基础上，考虑了管排横纵向间距对传热准则数的影响.因此该关联式考虑的影响因素更加全面.图6为传热实验数据与关联式计算值之间的对比图.如图中所示，96.5%的实验数据与关联式计算数值之间误差在±15%以内.最大误差为15.4%，最小误差为0.21%.本文通过对5组管径H型鳍片管束进行实验，分别拟合出φ38 mm管径H型鳍片管束传热关联式(9)以及适用范围更广的总传热关联式(11)，为对关联式验证，本文采用关联式(9)和(11)分别计算文献［1－2］中φ38 mm管径H型鳍片管束的实验值，并将计算值与实验数据［1－2］进行对比，结果如图7所示.图7(a)为文献［1］中实验数据与本文关联式(9)和(11)计算值对比图，其特征长度为管外径，Re范围为5.0 ×103～1.6 ×104.从图中可以看出，φ38 mm管径H型鳍片管束传热关联式(9)的计算值与文献［1］实验数据相比，在小Re下相差较小，最小相差0.7%.当用总关联式(11)进行计算时，最大相差17.7%，最小相差2.6%.这主要是由于文献［1］中的实验为半工业性实验，其实验段置于锅炉尾部通道中，数据动态变化较大，实验结果的精确度受到影响.图7(b)为文献［2］中实验数据与本文关联式(9)和(11)计算值对比图，其特征长度为管外径，Re范围为2.3 ×103～2.3 ×104.从图中可以看出，本文φ38 mm管径H型鳍片管束传热关联式(9)与总关联式(11)的计算值和文献［2］实验数据趋势相同，且相差较小，对于φ38 mm管径H型鳍片管束传热关联式(9)，最大相差7.1%，最小相差1.5%.当用总关联式(11)进行计算时，最大相差11%，最小相差3%.对于结构参数与φ38 mm管径相同的H型鳍片管束，可直接应用关联式(9)，该式参数少，公式简洁.对于结构参数与φ38 mm管径H型鳍片管存在较大差异时，可参考总关联式(11)，该式的使用范围较广.1)H型鳍片管束的传热准则数和阻力系数与气体的雷诺数有关.随着气体Re的增大，气侧Nu不断增大，ξ不断减小.2)通过多元线性回归，得到φ38 mm管径H型鳍片管束在一定范围内的传热与阻力系数的关联式:3)通过多元线性回归，得到H型鳍片管束在一定范围内的传热总关联式:式中，特征长度为管外径d，定性温度为管外流体进出口平均温度，Re范围为3.0×103～3×104.【相关文献】［1］杨大哲，黄新元，薛立志.H型鳍片管的传热与流动特性试验研究［J］.锅炉制造，2008(6):14－17.Yang Dazhe，Huang Xinyuan，Xue Lizhi.The experimental study on the characteristics of heat transfer and flow of H-type finned tube［J］.Boiler Manufacturing，2008(6):14－17.(in Chinese)［2］刘聿拯，袁益超，徐世洋.H型鳍片管束传热与阻力特性实验研究［J］.上海理工大学学报，2004，26(5):457－460.Liu Yuzheng，Yuan Yichao，Xu Shiyang.Experimental study on the characteristics of heat transfer and flow resistance for H-type finned tube banks［J］.Journal of U-niversity of Shanghai for Science and Technology，2004，26(5):457－460.(in Chinese)［3］张知翔，王云刚，赵钦新.H型鳍片管传热特性的数值模拟及验证［J］.动力工程学报，2010，30(5):368－371.Zhang Zhixiang，Wang Yungang，Zhao Qinxin.Numerical simulation and verification on heat transfer characteristics of H-type finned tubes［J］.Journal of Chinese Society of Power Engineering，2010，30(5):368－371.(in Chinese)［4］Ay H，Jang J Y，Yeh H N.Local heat transfer measurements of plate finned tubeheat exchangers by infrared thermography［J］.Heat Transfer，2002，45(20):4069－4078. ［5］牛天况，王振滨.H型鳍片管传热过程研究［J］.锅炉技术，2007，38(4):6－10.Niu Tiankuang，Wang Zhenbin.Study of heat transfer process in H-type finned tube ［J］.Boiler Technology，2007，38(4):6－10.(in Chinese)［6］Chen H T，Chou J C，Wang H C.Estimation of heat transfer coefficient on a vertical plate fin of finned-tube heat exchangers for various air speeds and fin spacings［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2007，50(1/2):45－57.［7］Wang C C，Chi K Y.Heat transfer and friction characteristics of plain fin-and-tube heat exchangers，partⅠ:new experimental data［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2000，43(15):2681－2691.［8］Wang C C，Chi K Y.Heat transfer and friction characteristics of plain fin-and-tube heat exchangers，partⅡ:correlation［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2000，43(15):2693－2700.［9］于新娜，袁益超，马有福，等.H形翅片管束传热和阻力特性的试验与数值模拟［J］.动力工程学报，2010，30(6):433－438.Yu Xinna，Yuan Yichao，Ma Youfu，et al.Experimental tests and numerical simulation on heat transfer and resistance characteristics of H-type finned tube banks［J］.Journal of Chinese Society of Power Engineering，2010，30(6):433－438.(in Chinese)［10］McQuiston F C.Correlation of heat，mass and momentum transport coefficients forplate-fin-tube heat transfer surface［J］.ASHRAE Transactions，1978，84(1):294－308. ［11］锅炉机组热力计算标准方法编写组.锅炉机组热力计算标准方法［M］.北京:机械工业出版社，1973:62－65.［12］刘训海，张华.工程计算中关于翅片效率的一个问题［J］.制冷与空调，2008，8(2):25－28. Liu Xunhai，Zhang Hua.A problem of fin efficiency in engineering calculation［J］.Refrigeration and Air-Conditioning，2008，8(2):25－28.(in Chinese)。

H型鳍片管传热过程的研究_牛天况

第38卷第4期2007年7月　锅　炉　技　术BOI LER T ECH NO LO G YVol.38,No.4Jul.,2007收稿日期:2007-05-10作者简介:牛天况(1940-),男,工学博士,教授级高级工程师。

文章编号:　CN31-1508(2007)04-0006-05H 型鳍片管传热过程的研究牛天况1,王振滨2(1.上海锅炉厂有限公司,上海200245;　2.上海电气集团公司中央研究院,上海200070)关键词:　鳍片管;传热;偏微分方程;M A T LSA B摘　要:　采用M A T LA B 程序对于描述H 型鳍片中传热过程的偏微分方程求解,对于影响传热过程的各个结构因素和热力参数进行了分析,得出优化鳍片管性能的途径。

中图分类号:　TK 223.1 文献标识码:　A1　前言 H 型鳍片管是一种高扩展系数的扩展式受热面。

由于用H 型鳍片管为传热元件所构成的省煤器具有优良的抗飞灰磨损性能、结构紧凑、便于锅炉尾部受热面的布置以及可以节省建造成本,于是在2002年之后在我国得到广泛的应用[1]。

对于H 型鳍片管的传热,前苏联的ЦКТИ和ВТИ对于类似形状的鳍片管进行过试验研究,B &W 也介绍了基于实验的计算方法,国内的大学也进行过实验研究[2]。

本文作者使用现代的MA TLAB 程序作为工具,对在鳍片中发生的导热过程进行计算分析,寻找出影响H 型鳍片管传热的各个因素,从而明确如何进行结构优化。

H 型鳍片管的典型型式有2种:单H 型鳍片管(图1)和双H 型鳍片管(图2)。

图1　单H 型鳍片管图2　双H 型鳍片管单管和双管的结构特点不同,但是传热过程一样。

后面就仅以单管作为研究考察的对象。

2　H 型鳍片管主要的几何尺寸(见图3) (1)管径。

管径的范围一般为32mm ～54mm ;(2)鳍片高度。

一般与管径成比例,其比值大约在2mm 上下;(3)鳍片宽度。

是指两侧鳍片外缘之间的距图3　H 型鳍片管的几何尺寸第4期牛天况,等:H型鳍片管传热过程的研究离,一般与管径成比例,其比值大约在2mm上下;(4)鳍片厚度。

管式加热炉对流段上部受热面及烟囱低温腐蚀的原因及预防措施

（曾立山，中国黑龙江大庆蓝星化工集团公司。黑龙江大庆１３１）６７３
气中只要有００５．％左右的ｓ，００．烟气露点可达１０１以上，当受热面壁温低于该温度时。硫酸蒸气就会在管壁上凝结并腐蚀５＂３
管壁金属。
２腐蚀速度和低温腐蚀的规律
金属腐蚀速度取决于凝结的酸量、硫酸浓度和金属壁温３因素。管式加热炉对流段上部受热面凝结的酸量越多．个腐蚀越快。随着硫酸浓度的增加，蚀速度加快，在达到一定浓度（５％），腐蚀速度最大；超过这一浓度，腐蚀速度急腐约６时剧下降，硫酸浓度达到７％以后腐蚀速度基本不再变化。金属壁温越低，化学反应速度越慢．腐蚀速度也降低。通常最大０腐蚀点的壁温比露点低２一５Ｏ４ ℃。
蚀。如果需要采取较低的排烟温度．可以使用耐腐蚀的材料。常用的有玻璃管式或热管式空气预热器。此类空气预热器体积小、阻力小、抗低温腐蚀能力强，漏风几乎为零，检修和日常维护容易，使用寿命长，一般为ｌ～３ａＯ１。现在部分管式加热炉对流段上部生产厂针对低温腐蚀，发了一种Ｎ研Ｄ钢（９ｒｕｂ．防腐效果也不错。这时采用低氧燃烧仍然是有利的．０ＣＣＳ）因为它不仅可以防止低温腐蚀．而且也是提高管式加热炉热效率的主要途径。
可能缺氧，产生不完全燃烧，而另一些地方则可能因出现空气显著过剩而生成大量ＳＯ，因此必须合理组织燃烧。燃烧不好
的情况下勉强将过量空气系数降低，不仅使加热炉效率下降，还会造成其它一些危害（如加速管式加热炉对流段上部受热面的低温腐蚀）。

低温腐蚀形成的原因及防范措施

低温腐蚀形成的原因及防范措施一、低温腐蚀的定义：发生在锅炉尾部受热面（省煤器、空预器）的硫酸腐蚀，因为尾部受热面区段的烟气和管壁温度较低，所以称为低温腐蚀。

二、低温腐蚀形成原因：低温腐蚀的形成：燃料中的硫燃烧生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫（2SO2+O2=2SO3），SO3与烟气中的水蒸汽生成硫酸蒸汽（SO3+H2O=H2SO4）。

硫酸蒸汽的存在使烟气的露点显著升高。

由于空预器中空气的温度较低，预热器区段的烟气温度不高，壁温常低于烟气露点，这样硫酸蒸汽就会凝结在空预器受热面上，造成硫酸腐蚀。

低温腐蚀常发生在空预器上，但是当燃料中含硫量较高、过剩空气系数较大，烟气中SO3含量较高，酸露点升高，并且给水温度较低（汽机高加停用）时，省煤器管也有可能发生低温腐蚀。

三、影响低温腐蚀的因素：除壁温外，影响低温腐蚀的主要因素是烟气中的三氧化硫含量。

随烟气中三氧化硫含量的增加，硫酸蒸汽的含量也相应增加，并使烟气中酸露点明显提高。

后者使受热面容易结露并引起腐蚀，前者使腐蚀程度加剧。

烟气中氧化硫的含量与下列因素有关：1、燃料中的硫分越多，则烟气中的三氧化硫含量也越多；2、火焰温度高，则火焰中原子氧的含量增加，因而三氧化硫也含量也增多；3、过量空气系数增加也会使火焰中原子氧的含量增加，从而使三氧化硫含量也增加；4、飞灰中的某些成分，如钙镁氧化物和磁性氧化铁（Fe3O4）以及未燃尽的焦炭粒等有吸收或中和二氧化硫和三氧化硫的作用。

故烟气中飞灰含量增加、切飞灰含上述成分又较多时，则烟气中三氧化硫量将减少。

5、当烟气中氧化铁（Fe2O3）或氧化钒（V2O5）等催化剂含量增加时，烟气中的三氧化硫将增加。

四、低温腐蚀的预防：1、提高空预器管壁温度，使壁温高于烟气露点。

如提高排烟温度，开热风再循环，加暖风器提高空预器入口温度。

此法的优点是简便易行，缺点是锅炉效率降低。

2、在烟气中加入添加剂，中和SO3,阻止硫酸蒸汽的产生。

椭圆H型翅片管在烟气余热回收中的优化设计

椭圆H型翅片管在烟气余热回收中的优化设计刘智远;陈飞雄;蒋慧卿;徐巧变【摘要】为了利用陶瓷厂的烟气余热,采用有机朗肯循环回收该部分余热.根据有关实验研究结论,对用于烟气和导热油换热的椭圆H型翅片管换热器进行了设计.通过对换热器的优化设计可为烟气余热回收工程应用提供参考.【期刊名称】《工业炉》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】4页(P51-54)【关键词】烟气余热回收;椭圆H型翅片管换热器;换热器设计【作者】刘智远;陈飞雄;蒋慧卿;徐巧变【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TK172陶瓷行业是一个高能耗行业，从原料的制备到制品的烧成等各工序燃料、电力等能源成本占整个陶瓷生产成本的23%～40%，据窑炉热平衡测定数据显示，仅烟气带走的热量和抽热风带出的热量占总能耗的60%～75%。

在过去几十年里，将工业余热进行回收发电引起了极大的关注。

有机朗肯循环（Organic RankineCycle,ORC）发电被认为是一项前景广阔的低温余热发电技术。

近年来各类新型换热器的出现对烟气余热回收产生了巨大推动作用。

但是目前关于新型换热器的设计过程还没有相应的经验可以借鉴。

本文的椭圆H型翅片管换热器是根据广东某陶瓷厂实际参数，对ORC系统中烟气与导热油换热部分进行的具体设计优化。

1.1 烟气和导热油参数陶瓷厂排出的高温烟气与低温导热油在换热器中进行热交换，减少热量的损失。

经测量该陶瓷厂共有陶瓷窑8台，其直径800 mm，排烟温度280℃，排烟流量12 000 m3/h；有煤气化炉6台，烟囱直径1 000 mm，排烟温度360℃，排烟流量25 000 m3/h。

为了减小余热回收设备占地面积，同时增强管外换热，将两种窑气混合后利用换热器回收。

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第５１卷
第３期
西安交通大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ ’ ＡＮＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｖｏ１．５１Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２Ｏ１７
２０１７年３月
ＤＯＩ：１０．７６５２／ｘｉｔｕｘｂ２０１７０３０１０
Ｈ型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素实验研究
裴勇，何雅玲
（西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室，７１００４９，西安）
摘要：为研究换热器的低温腐蚀，搭建了换热器烟气低温腐蚀实验台。实验台可模拟烟气环境并
ＰＥＩＹｏｎｇ，ＨＥＹａｌｉｎｇ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｈｅｒｍｏ — ＦｌｕｉｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭＯＥ，ｘｉ ’ ａｎＪｉ ห้องสมุดไป่ตู้ ｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
实现多种因素的定量控制。以工业余热回收中常用的Ｈ型翅片管为对象，进行了Ｈ型翅片管换
热器烟气低温腐蚀影响因素的实验研究。观察并分析了Ｈ型翅片管在不同壁面温度下的表面形
貌变化以及腐蚀产物，得到了不同烟气流量、烟气温度、烟气酸体积分数以及壁面温度对应的酸沉
得的酸沉积速率减小；酸雾的生成和黏附对酸沉积速率有较大的影响。研究结果对开发抗低温腐
蚀技术、改善烟气余热利用系统提供了实验基础。
关键词：低温腐蚀；Ｈ型翅片管；烟气；余热利用中图分类号：ＴＫ１７２．３文献标志码：Ａ文章编号：０２５３ — ９８７Ｘ（２０１７）０３ — ００５４ — ０８
积速率。结果表明：壁面温度低于水蒸气露点时腐蚀较为严重，腐蚀机理为吸氧腐蚀；烟气流量、烟
气温度、烟气酸体积分数以及壁面温度对酸沉积速率均有不同程度的影响；随着烟气酸体积分数从
１Ｏ ×１０增加到５０ ×１０一，酸沉积速率从２．５０ ×１０ｍｏｌ・ｍ・ｓ近似线性增加到７．０３ ×１Ｏ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ１ｒｉｇｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｈｅａｔ
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｓｏｆＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＨ— ＴｙｐｅＦｉｎｎｅｄＴｕｂｅＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅｒｓ
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ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｉｇｃａｎｓｉｍｕｌａｔｅｆｌｕｅｇａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｕｌｔｉｐｌｅｆａｃｔｏｒｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．Ｈ— ｔｙｐｅｆｉｎｎｅｄｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＨ— ｔｙｐｅｆｉｎｎｅｄｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ．Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆ
ｍｏｌ・ｍ・ｓ一；随着壁面温度从８Ｏ ℃ 降低到５Ｏ ℃，酸沉积速率从３．Ｏ６ ×１０ｍｏ１・ｍ・ｓ增
大到１＿７５ ×１０ｍｏ１．ｍ・ｓ，当壁面温度继续降低时，沉积的酸一部分被冷凝水带走，导致测