熱管換熱器設計計算
確定換熱器工作參數(shù)
?
1.1 確定煙氣進出口溫度 t1，t2，煙氣流量 V，空氣出口溫度 ?2，飽和蒸汽壓力
pc. 對于熱管式換熱器， t1 范圍一般在 250 C ~ 600 C 之間，對于普通水 -
碳鋼熱管的工作溫度應控制在
300 C 以下 . t2 的選定要避免煙氣結露形成
灰堵及低溫腐蝕，一般不低于
?
180 C . 空氣入口溫度 ? 所選取的各參數(shù)值
1
如下：
煙 氣 流 量 飽 和 蒸汽 空氣 出口 空氣入口 排煙 入口 排 煙 出口
V
壓力 pc
溫度
?
溫度
?
溫度 t1
溫度 t2
?
?
2
1
m2/h
0.2MPa
120
°C
20
°C
420° C
200 ° C
確定換熱器結構參數(shù)
2.1 確定所選用的熱管類型
煙氣定性溫度： ?
?+?
420 ° C+200 °C
1 2
=
= 310 °C
=
2
2
在工程上計算時，熱管的工作溫度一般由煙氣溫度與 4 倍冷卻介質溫度的和的
平均值所得出：
?
420 °C+152 °C×4
煙氣入口處： ?=
?1+? ×4
= 180 °C
2
=
?
5
5
?
200 °C+20 °C×4
煙氣出口處： ?
?+?
×4
°
2
1
=
=
5
= 56 C
5
選取鋼 - 水重力熱管，其工作介質為水，工作溫度為
30o C ~ 250o C ，滿足要求，
其相容殼體材料：銅、碳鋼（內壁經化學處理） 。
2.2 確定熱管尺寸
對于管徑的選擇 , 由音速極限確定所需的管徑
?
?= 1.64√
1
?(?) 2
? ?
根據參考文獻《熱管技能技術》 ，音速限功率參考范圍，取 Q
C
4kW ，在?
?=
56°C啟動時
3
? = 0.1113?/?
?= 0.165 ×105 ?
?= 2367.4?/?
?
?
因此 ?= 1.64√ 1 = 10.3?
2
? ?
由攜帶極限確定所要求的管徑
1.78 ×?
? =
√
?
-1 ?4
-1
?4
-2
1?4
?
)
[
-
+ ?
?]
?(?
?
?(?
?
根據參考文獻《熱管技能技術》 ，攜帶限功率參考范圍，取 Q ent
4 kw
管內工作溫度 ?
℃時
?= 180
3
? = 886.9?/?
?
3
? = 5.160?/?
?= 2013?/?
431.0 10 4 N / m
因此?
-1
-1
1.78
×4
1
?
?
-2
-4
?
?= √
4 +5.16
[g× 431.0
]
4
? × 2013 × (886.9
4 )
× 10 (886.9-5.160)
13.6mm
考慮到安全因素，*后選定熱管的內徑為
di 22mm
管殼厚度計算由式
PV d i
S
200[ ]
式中， PV 按水鋼熱管的許用壓力
28.5kg / mm2 選取，由對應的許用
230 C 來選
取管殼*大應力
MAX 14kg/mm 2 , 而
1
2
[ ]
4
MAX 3.5kg / mm
故
28.5
0.022
S
0.896mm
200
3.5
考慮安全因素，取 S
1.5mm, 管殼外徑 : d f di 2S
22 2 1.5 25mm .
通常熱管外徑為 25 ~ 38mm 時，翅片高度選 10 ~17 mm（一般為熱管外徑的一
半），厚度選在 0.3 ~1.2mm 為宜，應保證翅片效率在
0.8 以上為好 . 翅片間距對
干凈氣流取 2.5 ~ 4mm；積灰嚴重時取 6 ~12 mm ，并配裝吹灰裝置 . 綜上所述，
熱管參數(shù)如下：
光管內徑
光管外徑
翅片外徑
翅片高度
翅片厚度
翅片間距
肋化系數(shù)
di /mm
do /mm
d f
/mm
l f /mm
f /mm
Sf /mm
22
25
50
12.5
1
4
8.7
翅片節(jié)距： Sf'
Sff
4
1 5mm
每米熱管長的翅片數(shù)：
nf
1000
1000
S'f
200 / m
5
肋化系數(shù)的計算：
每米長翅片熱管翅片表面積
Af
[2
4
( d 2f do2 )
d f f ] n f 1
每米長翅片熱管翅片之間光管面積
Ar do (1 nf f )
每米長翅片熱管光管外表面積
Ao
do
Af
[2
(d f2
do2 )
d f
f ] nf 1
do
(1 nf f )
Ar
4
肋化系數(shù)：
d
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