【正文】 效長度：,)翅片厚度：翅距: 單位長度上翅片數(shù)：= 圖53 外形尺寸 符號說明，： 煙氣進出口溫度，℃，：空氣進出口溫度，℃：定性溫度下氣體定壓比熱容，KJ / (kg ?k )：定性溫度下氣體導(dǎo)熱系數(shù)，w/ (m?k )：定性溫度下氣體運動黏度，m2 s：定性溫度下普郎特常量：標(biāo)況下氣體的密度，：煙氣放出熱量，：透過系數(shù) ：翅化效率 ：入口寬度，m ：翅化比: 單根熱管熱阻：氣體的對流換熱系數(shù)：對數(shù)平均溫度，176。C：單根熱管傳熱量， J：鋼鐵導(dǎo)熱導(dǎo)熱系數(shù)，w/ (m?k )：換熱器凈自由容積，m3：容積當(dāng)量直徑，m：通過換熱器的壓降，Pa：氣體側(cè)耗散系數(shù) 標(biāo)注說明下標(biāo)1：煙氣側(cè)下標(biāo)2：空氣側(cè)6熱管換熱器工藝計算設(shè)空氣出口溫度=176℃，則=()=98℃，根據(jù)干空氣的物理性質(zhì)得： ， ∵, 即 ∴, 與假設(shè)溫度相差一度，假設(shè)正確∴取空氣出口溫度=176℃，對于煙氣側(cè)，由，設(shè)煙氣入口溫度 39。=℃，則℃查附表得，由∴℃，假設(shè)值與計算值相差℃內(nèi)∴取煙氣入口溫度℃查表得：， ， , ， 熱管氣氣換熱器最大流速計算令空氣側(cè)入口速度 , 透過系數(shù)φ===∴ 最大速度==空氣的體積流量= =179。/s 迎風(fēng)面積=∴迎風(fēng)側(cè)寬度=∵橫向間距∴列數(shù)列，取7列煙氣側(cè)寬度 ， 煙氣入口處速度m/s ，高溫?zé)煔饬鬟^隔板的一側(cè)，將熱量傳給帶有翅片的熱管，并通過熱管將熱量傳至空氣側(cè)。高溫?zé)煔庋亓鲃臃较虿粩啾焕鋮s，低溫的空氣沿流動方向不斷被加熱。原則上可以把熱管群看成是一塊流阻很小的“間壁”。因而熱管氣氣換熱器與常規(guī)間壁式換熱器的計算方法相似。， TcTvThQ 熱管的溫度分布示意圖空氣側(cè):， ， （h為對流換熱系數(shù)） 同理對于煙氣： 單位長度翅片數(shù)：.86，取143個, 翅片幾何參數(shù)示意圖 （） 查表得：碳鋼的金屬固體導(dǎo)熱系數(shù) ∴翅化效率 ∴單根熱管的總熱阻熱阻 ：∵ ℃∴單根熱管換熱功率kW∴所需總的熱管數(shù)，取根∴熱管排數(shù),取排 , ，∵，∴ ∴鋼管外徑=25mm ，鋼管內(nèi)徑=20mm ， 翅高=㎜，翅厚 ， 翅距， 單位長度翅片數(shù)= 鋼管橫向間距 ， 縱向間距，熱管總長m(吸熱和散熱端各長1米,)煙氣的平均溫度：℃空氣的平均溫度：℃煙氣與空氣的平均溫度：℃由查干飽和水蒸氣的物理性質(zhì)表得： 在時20鋼管的許用應(yīng)力由壁厚計算公式其中=1，由計算得s=熱管壁厚腐蝕余量c取1=+1=熱管校核合格7．熱管的設(shè)計本設(shè)計采用的是無吸液芯重力熱管，由前可知 ：熱管蒸發(fā)段，冷凝段，外徑=25mm，內(nèi)徑=20mm。其制造流程如下圖 71 所示：圖71 熱管制造流程圖8. 設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計壓力容器用材的主要選擇依據(jù)[23]：⑴容器的使用條件，如溫度、壓力、介質(zhì)、操作條件和結(jié)構(gòu)特點；⑵材料的力學(xué)性能；⑶材料的耐腐蝕性能，包括選材，防腐蝕結(jié)構(gòu)、防腐蝕襯里、腐蝕裕量、條件控制等；⑷材料的加工性能，如可焊性、冷熱加工成型性等；⑸材料的價格及來源；⑹同一工程設(shè)計中用材應(yīng)盡量統(tǒng)一。在本設(shè)計中:材料為20G(GB816386)碳鋼。使用溫度范圍:0350℃。設(shè)計壓力為:≤。殼體鋼板厚度:≤20mm。8. 2熱管的堵頭設(shè)計計算封接是熱管制作的最后一道工序，因為要在真空的情況下把熱管與充裝系統(tǒng)斷開并封閉，封接后無法直接檢查封頭口是否泄露，而只能從熱管的性能好壞來判斷，所以封接是一道很重要的工序。小直徑熱管一般都采用平板封頭，封頭的厚度按下式計算（K：與端蓋形式有關(guān)的系數(shù)，），本設(shè)計中K 。堵頭選擇鑄造堵頭，堵頭(見圖81)，堵頭(見圖82)圖81 堵頭圖82 堵頭隔板最小厚度的規(guī)定：⑴ 用于石油及要求嚴(yán)格的工藝過程的換熱器，在脹接管子的區(qū)域，任何隔板的總厚度減去腐蝕裕量后不應(yīng)小于管子的外徑。；⑵ 用于工業(yè)及一般中等程度的工藝過程的換熱器，在脹接管子的區(qū)域內(nèi)，任何隔板的總厚度減去腐蝕裕量后， 和更小外徑的管子不得小于管子外徑的3/4； 的管子，； 的管子。 的管子,；⑶ 用于化工過程的換熱器，除符合上面⑵以外，還應(yīng)在不包括腐蝕裕量在內(nèi)的隔板總厚度。在本設(shè)計中，筒體直徑較大，如果隔板厚度太小則容易失穩(wěn)，又考慮到隔板最小厚度的規(guī)定要求。管子外徑為25mm 時，管孔直徑為26mm,允許偏差為：0+。 隔板與殼體和熱管的連接方式隔板與殼體的連接依照換熱器的結(jié)構(gòu)形式分為可拆連接及不可拆連接，由于煙氣與碳鋼管的集灰由清灰管予以清理，并在底部設(shè)計有清灰出口；所以本設(shè)計采用可拆式的連接方式。根據(jù)兩端隔板的外側(cè)面連接形式又可分為隔板與殼體焊接和不焊接兩種，本設(shè)計采用不焊接形式，與殼體的空隙部分由棉繩填充，且隔板采用兩種形式：（1）端部；（2）中部兩種以便于熱管安裝，如圖83 所示。隔板與殼體的安裝方式是通過角鋼打孔用螺栓連接，并將管子再每推入一條隔板，就安裝一排78根熱管。圖83 隔板采用的兩種形式9．連接方式本換熱器設(shè)計采用可拆式，上下箱體用M8螺栓連接，螺栓總數(shù)為196，GB578286。焊接是一種不可拆卸的永久性的連接方式，與螺栓連接、鍵連接、銷連接、鉚接、粘接等連接方式有本質(zhì)區(qū)別。焊接是一種藝術(shù)，也是一門獨立學(xué)科。焊接廣泛應(yīng)用于航空、能源、造船、化工、建筑、交通等工業(yè)部門，它是鍋爐與壓力容器等過程設(shè)備制造的基本加工方法。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則：（1） 首先考慮接頭的工作介質(zhì)和工作條件，以保證有足夠的強度和氣密性。（2） 大型結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能減少焊接的預(yù)熱和焊后熱處理。（3） 盡量設(shè)法減少焊接的變形和應(yīng)力，如不同厚度的材料焊接時，應(yīng)盡量采用等厚度的接頭形式。（4） 焊接方法應(yīng)盡量采用先進的半自動焊和自動焊，焊縫也盡可能采用直線。（5） 光潔度有嚴(yán)格要求的焊縫，設(shè)計時應(yīng)避開有光潔度要求的位置。（6） 焊接接頭的連接應(yīng)盡可能采用較高的靜載荷及疲勞強度形式。（7） 應(yīng)避免焊縫過于集中，以減少應(yīng)力集中和接頭變形。（8） 兩種膨脹系數(shù)不同的材料焊接時，為了避免由于熱脹冷縮程度的不同而引起的泄漏，常把帶膨脹系數(shù)的包在外面。箱體的焊接包括角鐵與鋼板之間的焊接，焊接方式主要是角焊。在鋼板之間的焊接中因有強度要求我們采用連續(xù)焊。角鐵與側(cè)板的焊接一般采用手工電弧焊，也廣泛采用惰性氣體保護焊，在此選擇其焊接方式為手工電弧焊。角鐵是沸騰鋼，側(cè)板是鎮(zhèn)靜鋼，兩者都是中碳鋼，焊接性能較差，所以要預(yù)熱。余熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生裂紋。焊條選用堿性焊條，焊后熱處理溫度為600500攝氏度，以消除殘余應(yīng)力。而在其他焊接中，大部分采取V型焊縫。箱體上的加強筋采用點焊方式，由于現(xiàn)場條件復(fù)雜，有些焊區(qū)可根據(jù)條件進行焊接。、堵頭的焊接工藝工業(yè)熱管的真空封口是熱管制造技術(shù)中的最后一道工序，也是最重要的一道工序，真空封口技術(shù)要求在保證高真空狀態(tài)下切斷充液管，并永久的封死管口，封口過程中不允許有任何氣體漏入管內(nèi)，管口不允許慢性漏氣，并要求能承受一定的壓力。熱管與集管的焊接，集管與堵頭的焊接直接關(guān)系到熱管的壽命，換熱器的換熱效率，換熱系數(shù)。因此熱管與集管，集管與堵頭的焊接可以說是整個換熱器的最主要的環(huán)節(jié)。為了密封的性能好，我們對熱管與集管，集管與堵頭采用環(huán)焊縫，完全焊透，并最終需對焊縫進行表面處理。管子和堵頭的材料都為20號鋼，一般采用手工電弧焊，也廣泛采用惰性氣體保護焊，在此選擇焊接方式為手工電弧焊。管子的材料為20號鋼，而堵頭的材料為鍛件，兩者的焊接性能都較好，由于堵頭厚度較大，此時應(yīng)進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100200攝氏度，采用焊條j506，焊后熱處理溫度為600650攝氏度，以消除殘余應(yīng)力。10. 氣氣熱管換熱器的安裝運行和維護安裝換熱器的基礎(chǔ)必須滿足以使換熱器不發(fā)生下沉，或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上?；A(chǔ)一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎(chǔ)，換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎(chǔ)上，換熱器與基礎(chǔ)不加固定，可以隨著熱膨脹的需要自由移動。另一種為混凝土基礎(chǔ)，換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來。在安裝換熱器之前應(yīng)嚴(yán)格的進行基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗收工作，主要項目下：基礎(chǔ)表面概況；基礎(chǔ)標(biāo)高，平面位置，形狀和主要尺寸以及預(yù)留孔是否符合實際要求；地腳螺栓的位置是否正確，螺紋情況是否良好，螺帽和墊圈是否齊全；放置墊鐵的基礎(chǔ)表面是否平整等。基礎(chǔ)驗收完畢之后，在安裝換熱器之前在基礎(chǔ)放墊鐵，安裝墊鐵處的基礎(chǔ)表明必須鏟平，使兩者能良好的接觸。墊鐵厚度可以調(diào)整，使換熱器能達到設(shè)計的水平高度。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性，并將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎(chǔ)上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵換和開口墊鐵。其中，斜墊鐵必須成對使用。地腳螺栓兩側(cè)均應(yīng)有墊鐵，墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。換熱器就位后需用水平儀對換熱器校平，這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。校平后，斜墊鐵可與支座焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。當(dāng)兩個以上重疊式換熱器安裝時，應(yīng)在下部換熱器找正完畢，并且地腳螺栓充分固定后，再安裝上部換熱器?？沙楣苁鴵Q熱器安裝前應(yīng)抽芯檢查，清掃，抽管時應(yīng)注意保護其他部件不受損。移動和起吊管束時應(yīng)將管束放置在專用的支撐結(jié)構(gòu)上，以避免損傷換熱管。根據(jù)換熱器的形式，應(yīng)在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件（操作）清洗、維修的需要。安裝好設(shè)備后，在運行設(shè)備時，應(yīng)首先打開冷空氣的吹風(fēng)機，把冷空氣通入熱管換熱器中，然后再通熱煙氣。而在暫時關(guān)閉時，順序應(yīng)相反，即首先關(guān)閉熱煙氣，然后在關(guān)閉冷空氣。 設(shè)備的維護換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運行。應(yīng)經(jīng)常對管、殼程介質(zhì)的溫度及壓降進行監(jiān)督，分析換熱管的泄漏和結(jié)垢情況。管殼式換熱器就是利用管子使其內(nèi)外的物料進行熱交換、冷卻、冷凝、加熱及蒸發(fā)等過程。與其他設(shè)備相比較，其余腐蝕介質(zhì)接觸的表面積就顯得非常大，發(fā)生腐蝕穿孔結(jié)合處松弛泄漏的危險性很高，因此對換熱器的防腐蝕和防泄漏的方法比其他設(shè)備要多加考慮，當(dāng)換熱器有蒸汽來加熱或有水來冷卻時，水中的溶解物在加熱后，大部分溶解度都會提高，二硫酸鈣類型的物質(zhì)則幾乎沒有變化。冷卻水經(jīng)常循環(huán)使用，由于水的蒸發(fā)，使鹽類濃縮，產(chǎn)生沉積或污垢。又因水中含有腐蝕性溶解氣體及氯離子等引起設(shè)備的腐蝕，腐蝕與結(jié)垢交替進行，激化了鋼材的腐蝕。因此必須經(jīng)過清洗來改善換熱器的性能。由于清洗的困難程度是隨著垢層厚度或沉積的增加而迅速增大的，所以清洗間隔時間不宜過長，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點，換熱介質(zhì)的性質(zhì)，腐蝕速度及運行周期等情況進行定期檢查，修理及清洗。，因螺栓隨溫度上升而伸長，緊固部位發(fā)生松動。因此，在操作中應(yīng)重新緊固螺栓。、高壓和危險有毒的流體，對其泄漏要嚴(yán)格控制，應(yīng)注意以下幾點：（1）從設(shè)計角度出發(fā)，盡量減少法蘭連接，少使用密封墊片；（2）從安裝角度出發(fā)，緊固操作要方便；（3）采用自緊式結(jié)構(gòu)螺栓，這樣在升溫升壓時不需要重新緊固。 ，性能會降低，應(yīng)注意以下幾個問題：（1）傳熱表面上結(jié)垢嚴(yán)重，傳熱效果顯著下降；（2）污垢將使管內(nèi)徑變小，流速相應(yīng)增大，壓力損失增加；（3）產(chǎn)生管子脹口泄漏及腐蝕；（4）操作條件不符合設(shè)計要求，而使材料產(chǎn)生疲勞破壞。，必須定期檢查與清洗。換熱器的檢查和清洗分兩個階段進行。操作運行中的檢查和清洗是一種積極的維護方法，它既能早期發(fā)現(xiàn)異常并采取相應(yīng)的措施，又可保持管束表面清潔，保證傳熱效果和防止腐蝕。（1）定期檢查流量、壓力和溫度等操作記錄，說明管束內(nèi)外有結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象發(fā)生；，說明管內(nèi)外壁產(chǎn)生污垢，傳熱系數(shù)下降，傳熱效率惡化；，分析其顏色、比重、粘度來檢查灌輸?shù)钠茐?，泄漏情況，如果冷卻水的出口粘度很高，可能是因管壁結(jié)垢、腐蝕速度加快和管束脹口泄漏所致；（2）定期檢查殼體內(nèi)外表面的腐蝕和磨損情況，通常采用超聲波測厚儀或其他非破壞性測厚儀器，從外部測定估計會產(chǎn)生腐蝕、減薄的部位。（3）清洗。操作中清洗一般是指管內(nèi)測的清洗。對于易結(jié)垢的流體，可定期暫時的增加流量或進行逆流操作，以除去管內(nèi)壁的污垢；也可根據(jù)流體種類注入適宜的化學(xué)藥品，將污垢溶解去除。（1）檢查換熱器管內(nèi)外表面的結(jié)垢情況、有異物堵塞和污染的程度。（2）測定壁厚，檢查管壁減薄和腐蝕情況。（3）檢查焊接部位的腐蝕和裂紋情況。因焊接部位較母材更易腐蝕，故應(yīng)仔細檢查管子與管板焊接處的非貫穿性裂紋可用著色法檢查。對發(fā)生破壞前正在減薄的黑色及有色金屬管壁和點蝕情況的檢查，國外采用渦流測試技術(shù)。檢查的部位有側(cè)面入口管的管子表面，換熱管管端入口部位、折流板和換熱管接觸部位和流體拐彎部位。管內(nèi)部檢查，可利用管內(nèi)部檢查器或利用光照進行肉眼檢查。對管束裝配部位的松動情況，可使用試驗環(huán)進行泄漏試驗檢查，根據(jù)漏水情況可檢查出管子穿孔、破裂及管子與管板接頭泄漏的位置。如果發(fā)現(xiàn)泄漏，應(yīng)再進行脹管或焊接裝配。（4）清洗。換熱器解體后，可根據(jù)換熱器的形狀、污垢的種類和使用廠的現(xiàn)有設(shè)備情況，選用下述的清洗方法： （輸出壓力100200*102kpa） 噴出高壓水