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1、第一章设备预算1、设备参数项次参数名称单位数值备注设计参数烟气侧进口温度355客户给定出口温度145客户给定烟气流量Nm/h6799客户给定烟气压力Pa 计算后，建议压力烟气成分按标准烟气、粉尘多空气侧进口温度0出口温度客户要求，300以上空气流量Nm/h6440计算值，受出口温度影响空气压力Pa 计算后，建议压力空气成分按标准空气外形尺寸长mm实际应有出入宽mm实际应有出入高mm实际应有出入接口烟气侧Mmmm空气侧Mmmm关 键元件参数烟气侧基管mm25中标后附详细图纸翅片高mm12.5翅片厚mm1.2螺距mm15有效长度mm965空气侧基管mm25中标后附详细图纸翅片高mm12.5翅片厚m
2、m1螺距mm8有效长度mm935横向间距mm62纵深间距mm54纵深排数排排布形式正三角设备重量及报价热管kg主机报价： 管板kg壳体kg附件kg支撑槽钢kg外包装kg合计第二章 工程热力学计算设计参数及要求：空气温度：tc1=0；tc2=220；烟气温度：th1=355；th2=145烟气流量：qh=10000Nm3/h；根据设计经验,无机高效热管定型为:热管253(GB3087)烟气侧长度0.965m；空气侧长度0.935m；工艺连接长度为0.1m；烟气侧螺距为Ph=15mm；翅片高=12.5mm；翅片厚 =1.2mm；空气侧螺距为Pc=8mm；翅片高=12.5mm；翅片厚 =1 mm；横
3、向间距ST=0.062m；纵深间距:SL=0.054m；煤气侧单位长度翅片数片；空气侧单位长度翅片数片；换热计算（确定传热元件）计算换热量计算传热量烟气定性温度查得定性温度下烟气的参数：定压比热1.1095kJ/kg；密度：0.687kg/;粘度：26.35510kg/(ms)。 普朗特数：0.66烟气放热量Qh热管传到空气侧的热量考虑烟气侧有3热损，故：Qc302.3（13）293.23kW。空气侧实际获得热量考虑冷侧3热损，故：293.23（13）284.43kW。空气流量出口温度; 空气流量：q=6440Nm3/h；估计空气出口温度为：定性温度（kg）；粘度：。导热系数：普朗特数：0.6
4、92求得空气出口温度为： 估计偏差： 2% 可视为满足数学回归。计算对数平均温差确定迎风面积和迎风面管排数B热管烟气侧长度： 取标准迎面风速；烟气侧迎 实际迎面风速=2.42m/s(4) 求总传热系数管束最小流通截面积NFA：；最大质量流速；求；求流体给热系数求翅片效率 查图得：。冷侧：查图得：求热管管外总表面积加热段热管表面积翅片表面积为：其中，d00.025m，df0.050m。翅片间光管表面积Ahr为：m2。加热段热管管外总表面积Ah为： 。 冷却段管外表面积Ac翅片表面积单位长度翅片间光管表面积Acr为：m2；段热管管外总表面积AC；管外有效给热系数侧：壁热阻rw和污垢热阻热侧：0.0
5、3045，其中， ；冷侧可忽略不计。金属管壁热阻：，；，求总传热系数，；，；由 其中:只有第一项与最后一项对实际设计起关键作用,其他均不属于同一数量级。得：（5）求理论加热侧总传热面积标准换热量取Q=（302.3+284.43）/2=293.4KW;（6）所需热管数n（7）实际采用数量n0工程换热效率取0.8得到 根据纵深排布关系错排；得到实际用量为：1625支（8）换热器纵深排数m 即:13支管与12支管各65排；（9）具体纵深方向排放关系：；（10）求通过热管换热器的压力降换热器的净自由容积NFV求容积当量直径D； ； ；3）求 4）求摩擦系数f 平均管壁温度；求壁温下的流体动力黏度热侧：
6、冷侧： 求通过换热器的压降（11）结论在压力允许条件下：选择热管数量为1625支；列数为：13、12的正三角叉排；纵深排数：13列为65排、12列为65排；纵深方向长度约L=7000mm；实际还要有6个左右的支撑管；热管几何尺寸基管：253 20# GB3087翅片: 12.51.2、12.51 Q195-BF GB700翅片高:热侧12.5mm 冷侧12.5mm螺距:热侧15mm 冷侧 8mm排布关系迎风面积：热侧0.778m2 冷侧热侧0.75m2横向节距：0.062m 纵深节距:0.054m纵深排布关系: 13 (12)管板厚度确定开孔数量:813个；开孔间距:30mm；开孔尺寸:三角形
7、排布D=62mm；开孔焊接总周长:8.17m；极限使用温度:t=600；根据： 得：计算：钢板厚度取15mm（已经考虑腐蚀裕量1.5mm）工作原理特点本空气预热器采用高级无效热管作为传热换热元件，具有体积小，换热效率高，资金回收期短，寿命长等无法比拟的特色。无机高效热管表现在：啟動迅速、傳熱速度快：自元件一端加熱，數秒鐘就可將熱量傳遞到另一端。熱阻小、均溫性好：無機高效熱管主要是通過腔體內部的無機介質來實現傳熱過程，傳熱能力遠高於金屬材料，沿無機高效熱管軸向溫差趨於零，從而使無機高效熱管的表面溫度趨於一致。導熱係數高：當量導熱係數為6.8MW/m.，是純銀的3.2萬倍。傳熱能力大：軸向熱流密度
8、27.2MW / m2，徑向熱流密度15.8kW / m2適用溫度範圍廣：介質適用溫度範圍-301100，具備批量生產的元件壁溫範圍-30350。工作壓力低：工作時無機高效熱管內腔壓力低，不會發生高溫爆管。相容性好：無機高效熱管介質自身能夠有效抑制氫、氧的產生，與常用金屬材料不發生化學反應。使用壽命長：無機高效熱管介質自身消降速率持續11萬小時，可使無機高效熱管長期穩定運行。經大量實踐證明，無機高效熱管介質與多種金屬如銅、鋁、碳鋼和不銹鋼及非金屬具有良好的相容性，不產生不凝性氣體，使用壽命長。设备运行原理空气掠过翅片型热管管束，高温烟气也连续的流过热管管束，在热管的吸热段与放热段进行热量的交换
9、。其主要传热原理实质是无机高效热管的工作原理的放大。无机高效热管技术简介：热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业
10、新天地。 从热力学的角度看，为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢？物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此
11、循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。 热管的基本工作典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成13(10-1104)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由热管的一端传至另端。热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：(1)热量从
12、热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（液汽）分界面；(2)液体在蒸发段内的（液汽）分界面上蒸发；(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；(4)蒸汽在冷凝段内的汽液分界面上凝结：(5)热量从（汽液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。热管的基本特性热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。(3)很高的导热性热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，可能违反热力
13、学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善(径向热管除外)。(2)优良的等温性热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。(3)热流密度可变性热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。(4)热流方向酌可逆性一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。(5)热二极管与热开关性能热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反的方向流动；热开
