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1、热热管空气管空气预热预热器器设计说设计说明明书书班级： 热能 0801 姓名： 李佳 学号： 0 4 1目目 录录热管空气预热器设计任务书2热管空气预热器热力计算3热管空气预热器结构设计计算102热热管空气管空气预热预热器器设计设计任任务书务书设计题目：热管空气预热器的设计设计要求：烟气、空气为清洁气体，不含任何杂质，烟气成分按标准烟气进行计算设计参数：烟气进口温度 t1h = 280 ；烟气出口温度 t2h = 180 ；空气进口温度 t1c = 20 ；烟气流量（标准状况） Gh=8000 Nm3/h；空气流量（标准状况） Gc=6400 Nm3/h;烟气标况下的密度 fh =1.295k
2、g/m3；空气标况下的密度 fc=1.293 kg/m3选用水为热管工质，管壳材料为 20 号锅炉无缝钢管，翅片材料为低碳钢，翅片与管壳连接方式为高频焊接。这种热管的参数为:光管外径 do=0.032m；热管内径 di=0.026m；翅片高度 lf=0.015m；翅片厚度 f =0.0012m；翅片间距 sf=4mm ； 翅片节距 sf= sf + f=5.2mm；每米热管长的翅片数 nf=。1sf=1000 5.2= 192片/热管换热器管子排列形式为等边三角形排列，如图，横向管子中心距 ST=0.081m；SL=ST=0.081m。其热力设计计算和结构设计计算如下：3热 力 计 算序 号项
3、目符号单位计算公式数值备 注1烟气进 口温度t1h给出2802烟气出 口温度t2h给出1803烟气定 性温度tfh1+ 2 2=280 + 180 22304烟气流 量GhNm3/h给出80005烟气定 压比热CphkJ/(kg )查表附录 5，定性温度1.1056密度hkg/m3查表附录 5，定性温度0.717导热系 数fhW/(m )查表附录 5，定性温度4.2610- 28粘度fhkg/(ms)查表附录 5，定性温度25.610- 69普朗特 数Prh查表附录 5，定性温度0.6610烟气放 出热量QhkW ( 1 2)= 8000 0.71 1.295 (280 180)317.011
4、热管传 出热量QckWQh(1-3%)=317(1-3%)307.0一、烟气侧热物性参数及放热量12冷空气 侧实际 活动热 量QckWQc(1-3%)=307(1-3%)29813空气流 量GcNm3/h给出640014空气进 口温度t1c给出2015空气定 压比热CpckJ/(kg )以 20160温度范围内的平均温度取 空气比热1.00916空气出 口温度t2c1+ = 20 +299 3600 6400 1.293 1.00914917空气侧 定性温 度tfc1+ 2 2=20 + 148.9 284.518空气定 压比热CpckJ/(kg )查附录 4，84.5的空气1.009二、空气
5、侧温升及热物性参数及对数平 均温差19空气密ckg/m3查附录 4，84.5的空气0.9864度20空气导 热系数fcW/(m )查附录 4，84.5的空气3.0910- 221粘度fckg/(ms)查附录 4，84.5的空气21.710- 622普朗特 数Prc查附录 4，84.5的空气0.69123对数平 均温差=1 2ln(12)=160 131.1ln(160 131.1)14524标准迎 风速度m/s迎风面速度在 23m/s 范围选取2.625烟气侧 迎风面 积Aexhm2 = =8000 2.6 36000.8526空气侧 迎风面 积Aexcm2 = 0.8527热管热 侧长lhm
6、= 0.828迎风面 宽度Em = =0.85 0.81.0629迎面管 排数B根，取 14 = =1.06 0.081= 13.251430实际迎 风面宽 度Em= = 14 0.0811.131烟气侧 实际迎 风速度 m/s=8000 1.1 0.8 36002.5232空气侧 实际迎 风速度 m/s=6400 1.1 0.8 36002.02三、确定迎风面积以及迎风面管排数33实际迎 风面积Aexm2 = 0.8834管束最 小流通 截面积NFAm2(- )- 2( ) =(0.081 0.032) - 2 0.015 0.0012 192 0.8 140.4735热侧最 大质量 流速G
7、maxhkg/(m2h ) = =8000 1.295 0.4722.04103四、 总传热系数计 算36冷侧最 大质量 流速Gmax ckg/(m2h ) = =6400 1.293 0.4717.60103537热侧雷 诺数Refh= =22.04 103 0.03225.6 10- 6 3600765338冷侧雷 诺数Refc= =17.60 103 0.03221.7 10- 6 3600721239热侧流 体换热 系数W/(m2)0.137 ( )0.6338( )1 3= 0.1374.26 10 20.03276530.63380.661 345.9640冷侧流 体换热 系数W/
8、(m2)0.137 ( )0.6338( )1 3= 0.1373.09 10 20.03272120.63380.6911 332.6141热侧翅 片效率2 = 0.0152 45.96 44 0.00120.6342热侧翅 片效率2 = 0.0152 32.61 49 0.00120.5043热侧翅 片效率W/(m2) ，查图 3-71=31 16 2，= 0.630.8744热侧翅 片效率W/(m2) ，查图 3-71=31 16 2，= 0.500.9145每米长 热管翅 片表面 积Afm22 4(2 2 )+ =2 3.14 4(0.0622 0.0322)+ 3.14 0.062
9、0.0012 1 1920.8946每米长 翅片间 管表面 积Arm2(1 )= 3.14 0.032(1 192 0.0012)0.07747每米热 管管外 总表面 积Ahm2= + = 0.89 + 0.0770.9748热侧传 热面积Ahhm2Ahh=0.970.8 0.7849冷侧传 热面积Ahcm2Ahc = Ahh0.7850传热系 数hHPW/(m )经验取值 hHPh= hHPc581051热侧有 效换热 系数 W/(m2)( + )=45.96(0.077 + 0.87 0.89) 0.9740.3652冷侧有 效换热 系数 W/(m2)( + )=32.61(0.077 +
10、 0.91 0.89) 0.9729.853热侧污 垢热阻m2/ W查附录 D，选取经验值0.0003454冷侧污 垢热阻m2/ W查附录 D，选取经验值0.00008655金属管 壁热阻m2/ W=0.003 500.0000656热侧中 径传热 面积m2= 3.14 0.029 0.80.07357热侧内 径传热 面积m2= 3.14 0.026 0.80.06558总传热 系数W/(m2)1 + 2+ +(1 +1 )+1 =1 40.3+ 2 0.00006 0.78 0.073+ 0.000340.97 0.97+ 2 1 58100.78 0.065+1 29.815.63五、59
11、加热侧 总传热 面积m2 =307 103 15.63 145136.1六、60所需热 管数n根 = =136.1 0.97 0.817561换热器 纵深管 排数m排 = =175 14= 12.6排，取13排13七、62管子总 根数n跟管子排列14131413141314131413141314 = 14 7 + 13 6 = 17617663换热器 的净自 由容积NFVm3/m0.866 42 4(2 2 ) = 0.866 0.081 0.081 3.14 40.03223.14 4(0.0622 0.0322)0.0012 1924.410-3八、热管换热器的压力 降64容积当 量直径Devhm4=4 4.4 10 30.9722.610-3765热侧雷 诺数Refh= =22.6 10 3 22.04 10 325.6 10 6 3600540866冷侧雷 诺数Refc= =22.6 10 3 17.60 10 321.7 10 6 3600509267热侧摩 擦系数fh= 1.92() 0.145= 1.92 5408 0.1450.5568冷侧摩 擦系数fc= 1.92() 0.145= 1.92 5092 0.1450.5669热侧平 均管壁 温度= = 230 317 1000 40.3 0.78 176172.770冷侧平 均管壁 温度
