换热器的计算举例.docx
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换热器的计算举例
换热器的计算举例条件:
1.空气量4100m3/h
5.换热器的型式及材质
6.
型式：
直管形平滑钢管换热器
计算举例：
主要热之参数的确定
2.入换热器空气量
取换热器本身的漏损及管道漏损3%
则V真实=1.03V/空=1.03x4100=4223m/h
或V空=1.03V7空/3600=4223/3600=1.17m/s
3.入换热器烟气的温度
考虑16Mn铜的最高温度不大于450C。
初步确定入换热器的
烟气温度t'烟=550C，稀释导数确定如下：
烟气700C的比热为：
C烟（700）
=0.01（0.501X19.4+0.392X7.5+0.342X2.1+0.325X71）
3=0.365KJ/m°C
烟气在550C的比热为：
C烟（500）
=0.01（0.484X19.4+0.383X7.5+0.337X2.1+0.321X71）
3
=0.358KJ／m3C
20C空气的比热为0.311KJ/mC
则©=（i1-i2）/（i2-i0）
=（0.365X700-0.385X550）／（0.358X550-0.311X20）
=0.309
4.入换热器的烟气量
V烟=（1+^）V烟
=（1+0.309）X6500
=8508.5m3／h
或
V烟=8508.5/3600=2.36mi/s
5.烟气成分（%）
VCO2=V'CO2（V'烟/V烟）=19.4X6500/8508.5=14.82
Vh20=V‘H2O（V烟N烟）=7.5X6500/8508.5=5.73
VO2=（V02+21©）V烟N烟
=（2.1+21X0.309）X6500/8508.5
=6.56
VN2=（VN2+79©）V烟/V烟
=（71+79X0.309）X6500/8508.5
=72.89
艺=100
6.计算换热气的烟气温度
取换热气绝热效率n换=0.90.先假定烟气出口温度为400C。
烟气入口温度为550C时的比热
C烟（550）=0.01（0.484X14.82+0.383X5.73
+0.337X6.56+0.321X72.89）
2
=0.350kJ/m?
C
烟气为400°C时的比热
C烟
=0.01（0.463X14.82+0.374X5.73+0.330X6.56+0.316X72.89）=0.342kj/m30C
稀释用空气量：
V空=0V'烟=0.309X6500=2008.5n1/h
t烟=叶换V烟C'烟t'烟-V空（C〞空t"空-C'空t空）/n换7烟C"烟
=0.90X8508.5X0.350X550-4223（0.315X300-0.311X20）/0.90X
0.342X8508.5
=400.450C
与假设的400°C相接近，故确定烟气出口温度
〝〞0
t烟=4000C
二.有效换热量
Q效=V空（C"空t空-C7空t/空）
=4223X（0.315X300-0.311X20）
=372806.4kj/h
三．烟气和空气平均温度差烟气和空气在换热器内为正交逆流
因此：
△t始二t‘烟-t"空=550-300=250^
t终二t"烟-t'空=400-20=380^
空气具有的实际流通面积
2
f空=Nfo=80X0.0022=0.176m
空气的实际流速
W空二V空/f空=1.17/0.176=6.648m/s
烟气在管外流动，换热器成交错式排列，并取管中心距S1=S2=S=2d=2
X0.06=0.12m。
在垂直烟气流动的断面上m=10列管，则沿气流方向
上排列：
n=N/m=70/10=7列
管群排列方式如下图
上图见课程设计资料（要可到学习委
员处借阅也可拿去复印）第六页
△t终/△t始=380/250=1.52V2
故可取算术平均值
△t均=1/2（^t始+△t终）=1/2（250+380）=315^
正交逆流，乘以修正系数£厶t=0.98
贝仏tm=£△也t均=0.98X315=309C
四.换热器内换热管的排列
①60x3.5mm无缝钢管的流通截面积仇=0.0022卅取空气在馆内流
动的流速W空=10m/s（适宜经验取值为5-10m/s）
则一个行程内空气应具有的流通面积：
f‘空=空/W空=1.17/6.7=0.175m2
一个行程内换热器的根数为
N=f'空/f0=0.175/0.0022=79.5〜80
2-4m/s）
根取烟气在管群最窄截面处的流速W烟=2.7m/s（经验取值:
则烟气具有的流通截面：
f'烟=V烟/W烟=2.36/2.7=0.84m管群最窄截面的管间宽度a=s1-d=0.12-0.06=0.06m则烟气通道具有的高度:
b=f'烟/ma=0.87/（10X0.06）=1.45m
取换热管长度l=1.6m则实际烟气的流通截面为:
2
f烟=mal=10x0.06x1.6=0.96m
实际烟气流速：
W因=V烟/f烟=2.36/0.96=2.46m/s五．空气给热系数
空气平均温度t空=1/2（t〃空+t‘空）=1/（300+200）=160C
因W空=9.94n=m/s管内直径D=0.053m
查图3-2得：
Re=18000（紊流）
查图3-6得：
空气对流给热系数a°=28KJ/m2hC
因空气层加热，需乘修正系数k‘t为此设壁温t壁=250C
则T空/T壁=（160+273）/（250+273）=0.828
查图3-5得k't=0.91
取管道长度的补正系数kt=1.05
则空气给热系数：
a空二a°ktk‘t=28x1.05x0.91=26.75KJ/m2hC六．烟气给热系数
1.对流给热系数
烟气平均温度
T烟=1/2（t〃烟+t'烟）=1/2（550+400）=475C
475C时烟气各组成的运动粘度系数查得：
-6-6-6
Vco2=43.2x10-6vH2O=87.9x10-6vO2=71.1x10-6
vN2=70.9x10-6m2/s烟气近似运动粘度
V烟=1/（Vco2/vco2+VH2O/vH2o+VO2/vO2+VN2/vN2）
-6
=1x10-6/（0.1482/43.2+0.0573/87.9+0.0656/71.1+0.728/70.9）=65.47x10-6m2/s
烟气雷诺系数：
-6
Re=wd/v=[2.46x（1+475/273）x0.06]/65.47x10-6=6177
查图3-12a0=34KJ/m2hC
取修正系数k=0.96
则a烟对=34x0.96=32.64KJ/m2hC
2.辐射给热系数
烟气有效射线长度l=2.8x=2.8（0.12-0.06）=0.168m
Pco2l=Vco2l=0.1482x0.168=0.0249m.atm
PH2O=VH2Ol=0.0573x0.168=0.00963m.atm
查图3-16，3-17，3-18
e烟=eCO2+Be7h2o=0.07+1.02X0.037=0.108
当t烟二t壁=250C时
eco2=0.062e7H2o=0.048B=1.02
e7烟=0.062+1.02X0.048=0.111
取管壁黑度E壁=0.8
C导=4.88/（1/ez烟+1/e壁-1）=4.88/（1/0.111+1/0.8-1）
=0.528KJ/m2hC
a辐烟=C导【e烟/ez烟（T烟/100）4-（T壁/100）】/（t烟-t壁）=11.6KJ/m2hC
辐对
则a烟二a烟+a烟=32.64+11.6=44.24KJ/m2hC
七．传热系数不考虑管壁及污垢热阻
1/K=1/a空+1/a烟
K=a空a烟/（a烟+a空）=（44.24X26.75）/（26.75+44.24）=16.67KJ/m2hC
八．有效换热面积
A=Q/Stm=372806.4/（16.67X309）=72.38m2考虑烟尘沾污换热管使传热降底，故增加10%的换热面
2
A=1.1X72.38=79.62m2
九．换热器的引程
a辐烟=C导【e烟/ez烟（T烟/100）4-（T壁/100）】/（t烟-t壁）=11.6KJ/m2hC则a烟二a辐烟+a烟对=32.64+11.6=44.24KJ/m2hC
七．传热系数
不考虑管壁及污垢热阻
1/K=1/a空+1/a烟
K=a空a烟/（a烟+a空）=（44.24X26.75）/（26.75+44.24）=16.67KJ/m2hC
八．有效换热面积
2
A二Q/Stm=372806.4/（16.67X309）=72.38m考虑烟尘沾污换热管使传热降底，故增加10%的换热面
2
A=1.1x72.38=79.62m
九．换热器的引程
a辐烟=C导【£烟/£z烟（T烟/100）4-（T壁/100）】/（t烟-t壁）=11.6KJ/m2hC
辐对
则a烟二a烟+a烟=32.64+11.6=44.24KJ/m2hC
七．传热系数
不考虑管壁及污垢热阻
1/K=1/a空+1/a烟
K=a空a烟/（a烟+a空）=（44.24x26.75）/（26.75+44.24）=16.67KJ/m2hC
八．有效换热面积
A=Q/k^tm=372806.4/（16.67x309）=72.38m2考虑烟尘沾污换热管使传热降底，故增加10%的换热面
2
A=1.1x72.38=79.62m2
九．换热器的引程
①60x3.5mm无缝钢管每米长的加热面f=0.178m2
则一个引程的加热面：
2
A＇=Nfl=80x0.178x1.6=22.784m2
换热器的引程：
M=A/A/=79.62/22.784=3.49〜4引程
换热器的总加热面：
4X22.784=91.14m十．换热器的实际传热系数（设计值）
2
K=372806.4/（91.14X309）=13.24KJ/mhC
十一.壁温（平均）
T壁=（a烟t烟+a空t空）/（a烟+a空）
=（44.24X475+26.75X160）/（44.24+26.75）
=356.3C
换热器的技术性能：
加热面
79.5m2
换热方式
4行程正交逆流
空气出口温度
300C
空气入口温度
20
C
空气量
5500m
3/h
烟气入口温度
550
C
烟气出口温度
400
C
入换热器烟气量
9170m3/h
空气流速
9.94m/s
烟气流速
2.65m/s
传热系数
22.3KJ/m2hC
管壁温度
230C
换热管尺寸
①60X3.5mm
换热管根数
280
根
换热管长度l=1600mm
换热管材质16Mn
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