【文章內(nèi)容簡介】 括溫度、操作壓力、流量、流速、密度、粘度等） 以及煙氣中所含物質(zhì)的特性與每種換熱器進(jìn)行匹配，再通過技術(shù)方案 對比 和經(jīng)濟(jì)核算。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，堅固耐用，傳熱效果好，而且能用多種材料制造。 高溫?zé)煔?（熱物料） 低溫空氣（冷物料） 列管式換熱器 低溫?zé)煔? 高溫空氣 9 生產(chǎn) 工藝流程 詳見附圖 一 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 由課程設(shè)計任務(wù)書可知： (1) 熱物料 (廢氣 )的進(jìn)口溫度為 425C? ，出口溫度為 180C? 。 (2) 組成類似于空氣。 因此，廢氣的平均溫度可視為 t＝ 425 180 ? ? C? 在此溫度下，廢氣的物性參數(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 ＝ 冷物料 (空氣 )的出口溫度需要經(jīng)過計算，因此， 選 200250 的中間溫度 225℃時的物性參數(shù) 。 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)驗和參考文獻(xiàn)，采取“三器并聯(lián)”方式布局，則每個換熱器的面積： 21 1976A = =659m3 換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 (1).管徑和管內(nèi)流速 每個換熱器廢氣體積流量為： 5 32 15 10 / 36 00 / 3V 6 m / 15???。 考慮到廢氣的體積流量較大，因此，可選擇較大管徑的管子。 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，可選用管徑為 ? 25? 的碳鋼管子。 通常，氣體管程流速一般為 5～ 30m/s。 此處則取 ： 管內(nèi)廢氣流速為 u＝ (2).傳熱管數(shù)和管長 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，傳熱管數(shù) ns可按下式計算： 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，則所需傳熱管長度為： 10sA 659L 4 . 1 5 m d n 0 . 0 2 5 2 0 2 3??? ? ??? 取整，管長 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， 應(yīng)采用正三角形排列。 管心距 t＝ ＝ ?25＝ 取整，則管心距為 t＝ 32mm 根據(jù)傳熱管根數(shù)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)手冊查 得：橫過管數(shù)中心線的管數(shù)為 49 根。 (4).換熱器殼體內(nèi)徑 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，換熱器內(nèi)徑可用下式計算： D＝ t(nc－ 1)＋ d0＋ e e 的范圍取（ 25~76） ＝ 32 (49－ 1)＋ 25＋ 39 ＝ 1600mm 根據(jù)換熱器標(biāo)準(zhǔn)系列，取換熱器殼體直徑 D＝ 1600mm (5).折流板 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，采用弓形折流管 ，切去的圓缺高度 h 為： h＝ ＝ ?1600＝ 480mm 折流板間距 B 應(yīng)介于 (～ 1)D 之間，取 B＝ ＝ ? 1600＝1280mm 折流板數(shù) NB 為： B D 4 0 0 0N 1 1 2 .1 2 5B 1 2 8 0? ? ? ? ? 取 NB＝ 2 塊，厚度取 20mm。 13 (6).換熱器殼程流體進(jìn)出口接管的計算 取管內(nèi)廢氣流速 1u ＝ 20m/s， 則接管內(nèi)徑為 1114V 4 1 0 0 0 0 0 /3 6 0 0 /3D 0 . 7 6 8 mu 2 0???? ? ?? 管程流體進(jìn)出口接管： 若管內(nèi)流速 2u ＝ 30m/s， 則接管內(nèi)徑為 2224V 4 9 .2 6D 0 .6 2 7 mu 3 0?? ?? ? ?? 圓整后，取換熱器殼程空氣進(jìn)出口接管規(guī)格為： ? 800? 10 取換熱器管程廢氣進(jìn)出口接管規(guī)格為： 650 10?? 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計的核算 傳熱能力核算 換熱器殼程流體 (空氣 )傳熱膜系數(shù) α 0可用克恩法計算： 0 . 5 5 1 / 3 0 . 1 400ew0 . 3 6 R e P r ( )d??? ?? ? ? ? ? 選三角形排列時，當(dāng)量直徑 de為： 2 2 2 20e0334 t d 4 0 .032 0 .0252 4 2 4d = 0 .02 md 0 .025????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? 換熱器殼程流通截面積 S0為： 200 d 0 . 0 2 5S B D 1 1 . 6 1 . 2 8 1 0 . 4 4 8 mt 0 . 0 3 2?? ??? ? ? ? ? ? ????? ???? 換熱器殼程流體流速 u0為： 14 0 0 1 0 0 0 0 0 / 3 6 0 0 / 3 2 0 . 6 7 m / s0 . 4 4 8Vu S? ? ? Reynolds 準(zhǔn)數(shù)： 0 5du 2 20 .67 54