【正文】 煙氣中的余熱回收利用有著重要的意義，通過(guò)一組列管式換熱器可將煙氣中的余熱進(jìn)行回收利用，以達(dá)到環(huán)保和 經(jīng)濟(jì)的 兩重效益。 ：每年 300 天，每天 24 小時(shí)計(jì) ： 昆明某地區(qū) 三 、設(shè)計(jì)內(nèi)容 ； ； ； ； 、殼程 接管尺寸計(jì)算； ，壓降核算 ； （ 2 號(hào)圖紙） ； 換熱器 裝置圖 （ 1 號(hào)圖紙） ； 。 為此，本課程設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)一個(gè)列管式換熱器用于冷卻工廠里排出的高溫?zé)煔?，設(shè)計(jì)處理量為 。最終確定為用列管式換熱器作為該種煙氣的余熱 回收裝置，該 種換熱器傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用，傳熱效果好，而且能用多種材料制造。 此處則取 ： 管內(nèi)廢氣流速為 u＝ (2).傳熱管數(shù)和管長(zhǎng) 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，傳熱管數(shù) ns可按下式計(jì)算： ns＝22V 9. 26( / 4) ( / 4) 0. 02 0 14 .6di u??? ??＝ 2023 根 即：傳熱管數(shù)為 2023 根 12 若按單管程考慮，則所需傳熱管長(zhǎng)度為： 10sA 659L 4 . 1 5 m d n 0 . 0 2 5 2 0 2 3??? ? ??? 取整，管長(zhǎng) L＝ 4m (3).傳熱管排列方式 由于傳熱管數(shù)較多，按照有關(guān)文獻(xiàn)提供的經(jīng)驗(yàn)， 應(yīng)采用正三角形排列。 根據(jù)上述設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，本次設(shè)計(jì)所選用換熱器的類型及主要結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表一： 19 表一 換熱器主體結(jié)構(gòu)尺寸 型式 浮頭式 數(shù)量 3 臺(tái) 殼體內(nèi)徑 1600mm 殼程數(shù) 1 管徑 ? 25? 管心距 32 mm 管長(zhǎng) 4 m 管子排列 ? 管數(shù)目 (根 ) 2023 折流板數(shù) 2 傳熱面積 635 2m 折流板距 1280mm 管程數(shù) 1 材質(zhì) 碳鋼 5. 附屬設(shè)備的選型 以上已經(jīng)得出該列管式換熱器應(yīng) 當(dāng)選用浮頭式換熱器，所以其附屬設(shè)備均按照 浮頭式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選型。 防沖板的直徑或邊長(zhǎng)，應(yīng)大于接管外徑 50mm。 該熱管為Ⅰ級(jí)管束，因此鋼換熱管的管板孔直徑以及允許偏 差見(jiàn)下表六 ： 表六 ： mm 即：管孔直徑取 ，允許偏差 +。在加工和裝配的時(shí)候按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工和裝配，方可達(dá)到最終設(shè)計(jì)任務(wù)。這些都是團(tuán)隊(duì)的力量。 （ 4）《石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)換熱器》，中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司 組織編寫，化學(xué)工業(yè)出版社， ， 3— 195. （ 5）《中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，浮頭式換熱器和冷凝器形式與基本參數(shù)》 JB/T 4714— 92，中華人民共和國(guó)機(jī)械電子工業(yè)部、化學(xué)工業(yè)部、勞動(dòng)部、中國(guó)石油化工總公司 ， 。但是由于水平的有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定存在許多疏漏和不夠合理之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。 首先，這次課程設(shè)計(jì)對(duì)培養(yǎng)我的實(shí)際工程能力具有重要意義。 殼體直徑在前面已經(jīng)的出為 1600mm，厚度則按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn) 表八 ： 表八 mm 根據(jù)操作溫度以及壓強(qiáng)綜合考慮得，圓筒殼體的厚度取 20mm。 則 ： Df0=1600+80=1680mm 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 Df0= Di2（ b1+bn） ,mm 其中 Di是換熱器圓筒內(nèi)經(jīng)為 1600mm, b bn與 Di的關(guān)系見(jiàn)表五 ： 表五： mm 則 : Df0=16002(12+3)=1570mm 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn) 及根據(jù)其他物性參數(shù) 得知取浮頭法蘭厚度為 20，鉤 22 圈厚度為 20。 防沖板 當(dāng)管程采用軸向入口接管或熱管內(nèi)流體流速超過(guò) 3m/s時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體的不均勻分布和對(duì) 換熱管端得沖蝕。 0C) (4).傳熱面積裕度 單臺(tái)換熱器傳熱面積 A 可用下式計(jì)算： 6 2mQ 5 . 6 5 1 0 / 3A 5 2 8 mK t 2 7 . 4 1 3 0?? ? ?? ? ? 而該換熱器實(shí)際所需的傳熱面積 A0為： 20TA d l N 0 . 0 2 5 4 2 0 2 3 = 6 3 5 m??? ? ? ? ? 則：該換熱器的傳熱面積裕度 F 為： 0 6 3 5 5 2 8F 1 0 0 % 2 0 . 3 %528? ? ? ?? ? ? ?? 總傳熱系數(shù)的裕度 F’為： F’＝ 0KK 2 7 . 4 2 2 1 0 0 % 2 3 . 6 %K 2 2? ? ? ? 兩者的值均在 (～ )的范圍內(nèi)，因此，符合一般要求。 在該條件下 ，空氣的物性參數(shù)為： (1) 平均比熱容 Cp＝ (kg? C? ) (2) 粘度 μ ＝ 10－ 5Pa? s (3) 導(dǎo)熱系數(shù) λ ＝ 10－ 2W/(m? C? ) (4) 密度 ρ ＝ 10 換熱器換熱面積的估算 (1) 冷物料 (空氣 )出口溫度的計(jì)算 廢氣質(zhì)量流量： 51W = 1 0 0 0 0 0 0 . 6 1 5 = 0 . 6 1 5 1 0 k g / h?? 熱負(fù)荷： ? ?1 1 2536W Cp ( T T )Q = 36000. 61 5 10 1 .3 5 10 42 5 18 0 =3600 = 5. 65 10 W??? ? ? ? ?? 空氣質(zhì)量流量： 2W = 1 0 0 0 0 0 0 .8 5 4 = 8 5 4 0 0 k g /h? 根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律，可建立熱平衡關(guān)系式： Q1＝ Q2，即有： 106＝ 85400 103 (t2－ 55) 空氣的出口溫度為： 62 3 10 360 0t = 55854 00 10 =29 0 C?? ???? 這樣，冷熱物料的進(jìn)出口溫度 T、 t 和平均溫度Δ tm為： ? ? ? ?? ? ? ?12121 2 2 1m1221 T =42 5 C T =18 0 C t =55 C t =29 0 CT t T tt=TtlnT t425 290 180 55 =425 290ln180 55 =13 0 C????????? ? ???? 11 (2) 換熱器換熱面積的計(jì)算 設(shè)換熱器為單殼程，單管程， 經(jīng)查資料知，空氣的傳熱系數(shù) K 在 10～ 30 2 w/(m C)?? 之間，這里暫取 K＝ 22 2 w/(m C)?? 根據(jù)傳熱方程， Q＝ A KΔ tm 由此可以計(jì)算出總換熱面 積 A： 6 2mQ 5 . 6 5 1 0A = = = 1 9 7 6 mt K 1 3 0 2 2?? ? ? 考慮到設(shè)備制造、安裝、維護(hù)、成本等因素，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和參考文獻(xiàn)，采取“三器并聯(lián)”方式布局，則每個(gè)換熱器的面積： 21 1976A = =659m3 換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1).管徑和管內(nèi)流速 每個(gè)換熱器廢氣體積流量為： 5 32 15 10 / 36