汽水管壳式换热器热力计算书

热管换热器设计计算1 确定换热器工作参数1.1 确定烟气进出口温度t 1，t 2，烟气流量V ，空气出口温度t 2c，饱和蒸汽压力p c .对于热管式换热器，t 1范围一般在250C ~600C 之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C 以下.t 2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180C .空气入口温度t 1c.所选取的各参数值如下：2 确定换热器结构参数2.1 确定所选用的热管类型 烟气定性温度： t f =t 1+t 22=420°C+200°C2=310°C在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出：烟气入口处： t i =t 1+t 2c ×45=420°C+152°C×45=180°C 烟气出口处：t o =t 2+t 1c ×45=200°C+20°C×45=56°C选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为30C ~250C o o ，满足要求，其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。

2.2 确定热管尺寸对于管径的选择,由音速极限确定所需的管径d v =1.64√Q cr(ρv p v )12根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范围，取C Q 4kW ，在t o =56°C 启动时ρv =0.1113kg/m 3p v =0.165×105pa r =2367.4kJ/kg因此 d v =1.64√Q cr(ρv p v )12=10.3mm由携带极限确定所要求的管径d v =√1.78×Q entπ∙r(ρL −14⁄+ρv −14⁄)−2[gδ(ρL−ρv ]14⁄ 根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取4Q ent kw 管内工作温度 t i =180℃时ρL =886.9kg/m 3 ρv =5.160kg/m 3r =2013kJ/kg4431.010/N m因此 d v =√1.78×4π×2013×(886.9−14⁄+5.16−14⁄)−2[g×431.0×10−4(886.9−5.160)]14⁄=13.6mm考虑到安全因素，最后选定热管的内径为m m 22d i管壳厚度计算由式][200d P S iV式中，V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取，由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm ,而2MAX 1[] 3.5/4kg mm故 0.896mm 3.52000.02228.5S考虑安全因素，取 1.5S mm ,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f . 通常热管外径为25~38mm 时，翅片高度选10~17mm （一般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm 为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好.翅片间距对干净气流取2.5~4mm ；积灰严重时取6~12mm ，并配装吹灰装置.综上所述，热管参数如下：翅片节距：'415f f f S S mm 每米热管长的翅片数：'10001000200/5f f n m S 肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积22[2()]14f f o f f f A d d d n每米长翅片热管翅片之间光管面积(1)r o f f A d n每米长翅片热管光管外表面积o o A d 肋化系数：22[2()]1(1)4f o f f f o f f f rood d d n d n A A A d22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2)8.70.0252.3 确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距S ′=(1.2~1.5)d f 取S ′=70mm 。

热管换热器设计计算1确定换热器工作参数1.1 确定烟气进出口温度ti，t3，烟气流量V,空气出口温度頁，饱和蒸汽压力Pc?对于热管式换热器，ti 范圉一般在250°C? 600°C 之间，对于普通水- 碳钢热管的工作温度应控制在300°C 以下. t2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180°C.空气入口温度的. 所选取的各参数值如下：2 确定换热器结构参数2.1确定所选用的热管类型烟气定性温度： f 宇_4 沁； 2 沁=310 比在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的半均值所得出：如+営=420? c+严z = 18O°C烟气入口处：q =. t2+tiX4 200°C+20°Cx4烟气出口处：l° 5 5 C选取钢-水重力热管. 其工作介质为水. 工作温度为30OC~25°0 C? 满足要求. 其相容壳体材料：铜. 碳钢（内壁经化学处理）。

2.2 确定热管尺寸对于管径的选择，由音速极限确定所需的管径d v = 1.64 Qc t J厂9必)2根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范闱，取10 = 56 吃启动时p v = O.1113k^/7H 3p v = 0.165 X 105par = 2367.4 幼/kg因此d v = 1.64 I ! = 10.3 mmyr(p v p v)l由携带极限确定所要求的管径d _ I 1.78 X Qent Qc=4kW,在P Ji (P L" 1/4+ P V~1/4)_2^(P L - Pv]1/4根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取180°C时P L = 886.9kg/m3 pv = 5.160/c^/m3 r = 20\3kJ/kg Q ent=4kw 管内工作温度t t =J = 431.0xl0^N/m因此178x4nx20L3x(8Q6.^ i/4+SA6^i/4)-2 [gX431.0xl0-4(886.9-5.160)]1/4 =13.6nun考虑到安全因素，最后选定热管的内径为4 = 22111111管売厚度计算由式Pv420qcr]式中，Pv按水钢热管的许用压力28.5kg /nmr 选取，由对应的许用230°C來选取管壳最大应力乐朋=14kg/nim 2,而[<r]= - (7,^ = 3.5ka / nmr 428? 5x0.022 =0.89611U11考虑安全因素，= 1.5210101x131.15, 管壳外径：df =4+2S= 22+2x1.5= 25mm.通常热管外径为25? 38mm时，翅片高度选10? 17mm （—般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好. 翅片间距对干净气流取 2.5? 4mm：积灰严重时取6? 12inm,并配装吹灰装置. 综上所述,热管参数如下：翅片节距：Sf = Sf+务=4+1= 5mm每米热管长的翅片数：n厂啤= ^ = 200/mS f 5肋化系数的计算：每米长翅片热管翅片表面积Af =[2x^.x （d^-d；）+ ^ d f . J f] n f 4 4 每米长翅片热管翅片之间光管面积A=”a（i- i “込）每米长翅片热管光管外表面积肋化系数:宀[2x^x(d^-d;) + ^ d f J f] n f l + ^ d o (l-n f J f)訂- 4 力4[0.5 x (O.O5 2 - 0 0253) + 0 05 x0 0011x200 + 0.025 x(l-0.2) o ---- =8.70.0252.3确定换热器结构将热管按正三角形错列的方式排列，管子S' = (1.2~1.5)蚣取S'= 中心距70nmio3 热力计算3. 1确定换热器中热管的热侧和冷侧的管长Wc，以及迎风面管数B1）确定烟气标准速度V, —般取 2.5~5m/s,假设vMm/s,可得出烟气迎风面的面积4=匕=黑=2.8n】22）确定迎风面宽度E,取E=1.8m,热管的热侧管长“=霍=1.56m,适当D 1.0取= 1.5m,并且lh/lc = 3/1<? l c = 0.5mo3）求出迎风面的管数B, B = E/S = 1.8/0.07 = 25.7,B为整数，应取B=26, 因此实际的迎风面的宽度 E = 0.07 X26 = 1.82m,同时实际的迎风面面积A' =Exl h =1.82 X 1.5 =2.73m2,实际的速度是 d = v/A'=疵鲁石= 4.07m/So3.2确定传热系数1）烟气定性温度：tf = ti + t2/2 = 420°C；200°C = 310 C°,从而确定烟气的物性参数：2)确定烟气侧管束的最小流通截面积NFA = [(S '一d。

7管程换热系数αi已知值计算值查图值单程管换热面积A i0.015708循环水流速 1.590782雷诺数Re i35786.8Pr i 5.804163αi6260.838总传热系数1/K0.00045K2221.074换热面积F''62.4155/F''-F'/-0.00958壁温123.2479误差9计算管程压力降△Pi=(△Pl+△Pr)Ft*Np*Ns+△PnNs△P L9003.460513△Pr3637.761824△Pn1818.880912△Pi72609.72610计算壳程压力降（埃索法）蒸汽流速15换热器入口蒸汽量G vin 2.934559327修正系数0.7平均蒸汽量G v,m 2.054191529S B折流板圆缺部分面积0.07068375凝结液平均流量Gl,m0.880367798V B11.42317405Pw23.73966016(LVF)9.57756E-07Sc0.022Gc93.37234222 Rev4001671.81Pb 2.716404181Ps (pa)373.1013050.000373101Mpa凝结水物性温度潜热密度导热系数运动粘度1420~4250小于10%0.752067873壳程（蒸汽）定性温度，℃密度，㎏/m 3比热，kJ/㎏℃粘度，Pa·s 导热系数kJ/m℃普兰特数管长，m 管心距，㎜32管数管子排列正三角形排列传热面积，㎡折流板数折流板距，m 材质壳程温度，℃（进/出）项 目管程（循环水）流量，㎏/s壳体外径，台数1管程数4主要计算结果管程管径，壳程数1物性结构参数流速，m/smm mm污垢热阻,(㎡·℃)/W传热系数，W/（㎡·℃）物性1502114.1917.010.6820.000182。

气气热管换热器计算书热管换热器的设计计算1.确定换热器工作参数在设计热管式换热器时，需要确定烟气进出口温度t1和t2，烟气流量V，空气出口温度t2，以及饱和蒸汽压力pc。

对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300℃以下，而t2的选定要避免烟气结露形成灰堵及低温腐蚀，一般不低于180℃。

所选取的各参数值如下：烟气流量：m2/h饱和蒸汽压力：0.2MPa空气出口温度：120℃空气入口温度：20℃排烟入口温度：20℃排烟出口温度：200℃2.确定换热器结构参数2.1 确定所选用的热管类型在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出。

对于本设计，烟气入口处的温度为180℃，烟气出口处的温度为56℃。

因此，选取钢-水重力热管作为工作介质，其工作温度为30℃~250℃，相容壳体材料为铜和碳钢（内壁经化学处理）。

2.2 确定热管尺寸在确定热管尺寸时，需要根据音速极限和携带极限来选择管径。

根据参考文献《热管技能技术》，取参考功率范围Qc=4kW，在t2=56℃启动时，可得到热管的管径为10.3mm。

根据参考文献《热管技能技术》，取参考功率范围Qent=4kW，在管内工作温度ti=180℃时，可得到热管的管径为1.11mm。

根据给定的公式，计算得到热管的内径为22mm，管壳厚度为1.5mm，外径为25mm。

为保证翅片效率在0.8以上，选取翅片高度为11mm，厚度为0.5mm，翅片间距为5mm，肋化系数为8.7.将热管按正三角形错列的方式排列，管子中心距取70mm。

确定热管的热侧和冷侧管长。

本文介绍了烟气余热锅炉中热管的设计计算方法。

首先需要确定烟气标准速度v，一般取2.5~5m/s，假设v=4m/s，可得出烟气迎风面的面积A=2.8m2.确定迎风面宽度E，取E=1.8m，热管的热侧管长Aℎ=1.5m，并且Aℎ⁄AA=3⁄1，∴AA=0.5m。

求出迎风面的管数B，A=A⁄A′=1.8⁄0.07=25.7，B为整数，应取B=26，因此实际的迎风面的宽度A=0.07×26=1.82m，同时实际的迎风面面积A′=A×Aℎ=1.82×1.5=2.73m2，实际的速度是A′=A⁄A′=4.07m/s。