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熱管氣氣換熱器設計實例

       熱管氣氣換熱器設計實例(一)
       一、工況概述:
       高爐煤氣燃燒後的煙氣180 ℃,經過熱風爐加熱至280℃進入SCR脫銷,出SCR脫銷後的溫度為260℃,用來加熱之前180℃的煙氣以達到節能的目的,煙氣的流量為32000Nm³/h
       業主希望把脫銷後的煙氣從260℃降至210℃。
       二、選型過程:
       1.材質:高爐煙氣中基本無腐蝕性氣體且溫度為中溫,因為熱管材質選碳鋼即可
       2.熱管:由於前端已除過塵,含晨量不大,熱管的翅片間隙可以放密,熱管與翅片的連接方式采用高頻焊。
       三、傳熱計算及結果
項目名稱:
設備名稱: 熱管氣氣換熱器 設備位號:  
設備數量(台) 1 並聯  (台) / 串聯  (台) /
工  藝  參  數
  高溫側 低溫側
名稱 單位 Flue Gas 2 Flue Gas
質量流量 kg/h 43200 43200
溫度(進/出) 260 210 180 220.5
密度 kg/m3 0.735747288 0.781401013
動力粘度 pa.s 2.72998E-05 2.59914E-05
比熱 kJ/(kg*K) 1.05902475 1.05126325
導熱係數 W/(m*K) 0.037626896 0.035806649
潛熱熱量 KW 0
總熱交換量 KW 635.41
有效平均溫差 34.53
汙垢熱阻係數 m2.℃/W 0.00035 0.00035
翅  片 幾  何  尺  寸
翅片形式 螺旋翅片 高溫側 低溫側
翅片排列方式 1 1為叉排 2為順排
基管直徑 mm 25 25
基管厚度 mm 2.5 2.5
翅片厚度 mm 1 1
翅片高度 mm 12.5 12.5
翅片節距 mm 6 6
翅片導熱係數 W/(m.℃) 40 40
基管導熱係數 W/(m.℃) 16 16
翅片外徑 mm 50.00 50.00
 翅片間隙 mm 5.00 5.00
翅化比   7.42 7.42
翅片效率   0.82 0.82
有效性   6.05 6.07
翅片材質   Q235B
基管材質   20
經濟長度 L經(預估)   1.00
箱 體 幾 何 尺 寸 計 算
  單位 高溫側 低溫側
初選迎風麵質量流速 kg/(m2.s) 3 3.6
初步計算迎風麵麵積 m2 4.00 3.33
熱管長度 m 2.2 2.2
箱體寬度 m 2.275
實際迎風麵積 5.01 5.01
實際迎風麵質量流速 kg/(m².s) 2.40 2.40
迎風麵流速 m/s 3.26 3.07
迎風麵管間距 mm 65
非迎風麵管間距 mm 65
最窄截麵積 mm² 215 215
對應迎風麵 mm² 390 390
最窄麵上的質量流速 kg/(m².s) 4.35 4.35
迎風麵管數 35
實際取 35
最窄麵上的氣體流速 m/s 5.91 5.57
管外傳熱係數 W/(m2.℃) 55.69 54.78
基管外表麵傳熱係數 W/(m2.℃) 345.73 340.89
總傳熱係數 W/(m2.℃) 152.43
需要傳熱麵積(加熱段基管外表麵) m2 120.71
需要熱管數量 699
需要管排數 20.0
實際管排數 22 總管數 759
實際傳熱麵積(加熱段基管外表麵) 128.100225 設計餘量 6.12%
強化後的換熱麵積 熱側/冷測 950.08 950.08
阻力 Pa 321.60 298.15
熱  管  安   全  及 最 大 傳 輸 功 率 計  算
第N排   1 單根熱管功率 KW/根 0.84
第N排時管內工質工作溫度 238.97 熱管工作溫度下Ck值   1.46
第N排時熱側管壁溫度 240.47 熱管管內工質工作溫度下液體密度 kg/m³ 1111.09
第N排時冷側管壁溫度 237.91 熱管工作溫度下飽和蒸汽的密度  Kg/m³ 60.74
熱管工質   熱管工作溫度下飽和蒸汽的汽化潛熱 KJ/Kg 160.2
熱管管內最低工作溫度 195.83 熱管工作溫度下液體的表麵張力    N/m 0.0052
熱管管內最高工作溫度 238.97 單根熱管工作溫度下工質攜帶極限功率  KW 1.03

       結果:需要熱管759支,換熱麵積950m2+950m2,設備高4.5米,寬2.4米,厚1.5米(不含變徑風口),其他參數見計算書。

       熱管氣氣節能器設計實例(二)
       一、工況概述:
       烘幹設備出來的尾氣有17000Nm3/h,溫度90℃,相對濕度60%,新進空氣為室外常溫空氣,業主希望用高溫的尾氣加熱室外的空氣,其流量為7500Nm3/h,設備追求性價比,不希望一次投資過大,也不希望回收熱量太小。
       二、選型過程:
       1.材質:由於換熱器溫度不高,故熱管材質可選用鋁管
       2.熱管:由於為空氣,基本不含塵,翅片間隙可考慮放密集。
       3.經過熱量衡算,由於熱側氣體濕度較大,降溫過程中有冷凝水析出,故換熱器應設置水盤。
       三、傳熱計算及結果
項目名稱:
設備名稱: 熱管氣氣換熱器 設備位號:  
設備數量(台) 1 並聯  (台) / 串聯  (台) /
工  藝  參  數  
  高溫側 低溫側
名稱 單位 熱空氣(含濕) 室外空氣
質量流量 kg/h 17312.46923 9687.026221
溫度(進/出) 90 84.13 20 84
密度 kg/m³ 0.979829071 1.085549367
動力粘度 pa.s 2.18467E-05 1.90043E-05
比熱 kJ/(kg*K) 1.003497206 0.9970337
導熱係數 W/(m*K) 0.030300575 0.027886044
潛熱熱量 KW 143.37
總熱交換量 KW 171.70 
有效平均溫差 24.54 
汙垢熱阻係數 m2.℃/W 0.000172 0.000088
翅  片 幾  何  尺  寸
翅片形式 螺旋翅片 高溫側 低溫側
翅片排列方式 1 1為叉排 2為順排
基管直徑 mm 23 23
基管厚度 mm 2.5 2.5
翅片厚度 mm 0.3 0.3
翅片高度 mm 10 10
翅片節距 mm 3.2 3.2
翅片導熱係數 W/(m.℃) 236 236
基管導熱係數   W/(m.℃) 236 236
翅片外徑 mm 43.00 43.00
 翅片間隙 mm 2.90 2.90
翅化比   10.05 10.05
翅片效率   0.93 0.94
有效性   9.32 9.43
翅片材質  
基管材質  
經濟長度 L經(預估)   0.73
箱 體 幾 何 尺 寸 計 算
  單位 高溫側 低溫側
初選迎風麵質量流速 kg/(m².s) 3 3.6
初步計算迎風麵麵積 1.60 0.75
熱管長度 m 1 0.7
箱體寬度 m 1.5
實際迎風麵積 m2 1.50 1.05
實際迎風麵質量流速 kg/(m².s) 3.21 2.56
迎風麵流速 m/s 3.27 2.36
迎風麵管間距 mm 60
非迎風麵管間距 mm 60
最窄截麵積 mm2 112.4 112.4
對應迎風麵 mm2 192 192
最窄麵上的質量流速 kg/(m2.s) 5.48 4.38
迎風麵管數 25
實際取 25
最窄麵上的氣體流速 m/s 5.59 4.03
管外傳熱係數 W/(m2.℃) 343.42 48.06
基管外表麵傳熱係數 W/(m2.℃) 3224.81 455.70
總傳熱係數 W/(m2.℃) 253.56
需要傳熱麵積(加熱段基管外表麵) m2 27.60
需要熱管數量 382
需要管排數 15.3
實際管排數 17 總管數 417
實際傳熱麵積(加熱段基管外表麵) 28.609953 設計餘量 3.67%
強化後的換熱麵積 熱側/冷測 287.50 196.71 
阻力 Pa 262.42 155.44 
熱  管  安   全  及 最 大 傳 輸 功 率 計  算
第N排   1 單根熱管功率 KW/根 0.41
第N排時管內工質工作溫度 88.69 熱管工作溫度下Ck值   1.45
第N排時熱側管壁溫度 89.03 熱管管內工質工作溫度下液體密度 kg/m³ 1111.09
第N排時冷側管壁溫度 88.25 熱管工作溫度下飽和蒸汽的密度  Kg/m³ 60.74
熱管工質   熱管工作溫度下飽和蒸汽的汽化潛熱 KJ/Kg 160.2
熱管管內最低工作溫度 75.09 熱管工作溫度下液體的表麵張力  N/m 0.0052
熱管管內最高工作溫度 88.69 單根熱管工作溫度下工質攜帶極限功率 KW 0.82

       結果:需要熱管417支,換熱麵積287.5m2+196m²,設備高1.8米,寬1.6米,厚1.2米(不含變徑風口),其他參數見計算書。
2020/08/17 14:43:15 371 次

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