热管换热器模拟计算

11，已知条件：烟气入口温度：CTg300'烟气出口温度：C150''gT水入口温度：CTL20'水出口温度：CTL90''热负荷：KWQ300020℃饱和水蒸气CkgkJCPL183.4取CkgKJCpg097.1烟气质量流量：hkgTTCQMgggpg65633150097.13000'''锅炉给水量：hkgTTCQMllplL3688470183.43000'''2.基本选择（1）工质选择管内温度估算、由式nnTTTV121烟气入口处：nnTTTLgV1'''（取n=3，参看表4-2）CTV5.14231903300烟气出口处：CnnTTTLgV5.52312031501'''由表4-1选水作为热管工质是合适的。（2）.管材的选择。由表4-3应选铜管作为管壳材料，但为了节省成本，本设计根据用户要求，采用经过某种处理的碳钢管作为管材，该种水--钢热管已经过一年的寿命试验，没有发现性能有明显的降低。（3）.放置形式和芯结构的选择。在水平烟道上安装，采用重力式热管，不加任何芯结构。（4）.管径和扩展表面的选择。2音速极所需管径，由式（4-29）rPQdVVCv2154.1取启动时，在CTKWQvC50,6mNpmkgvv5310123.0,083.0kgkJr2383故mmmdv7.130137.0238310123.0083.0654.1215由携带限所要求的管径，由（4-28）412414178.1vLvLentvgrQd此外，取Qent=6kw。管内工作温度，时，CTV100mNkgkJrmkgmkgvL433106.588,2258,6.0,958故mmmdv23023.06.0958106.5888.96.09582258678.141424141为了安全起见，最后选取热管的内径mmdi27管壳厚度计算，由式（4-32）200iVdPS式中，VP按水---钢热管的许用应力402CmgfK选取，由对应的需用温度250℃按图4-17来选取管壳最大应力,142maxmmgfK而2max5.341441mgfK故mmmS54.11054.15.3200027.0403为了安全起见，取mmS5.2管壳外径mmSddi325.222720根据4-4节，4-7节的说明，烟气侧采用翅片管，而在水侧采用光管，最后选定尺寸如下表所示。光管外径光管内径翅片外径翅片高度翅片厚度翅片间距翅片比3d0didfHY32mm27mm62mm15mm1mm5mm8.513.估算和结构设计（1）、入口质量流速的选择选烟气侧入口质量流速：SmkgGg25.2选水的入口质量流速：SmkgUGLLL22002.01000（此处取水的流速smUL2.0，应保证在最窄截面处不小于0.3sm）（2）、加热段和冷却段长度比的选择由式（4-19），经济长度比：2.78.54025000UU12经L由表（5-2）取Cm22W25000U由式（4-25），安全长度比5.23250430902505.84025001212VVTTTTUUL此处，取CTTCTTCTgLV300',90'',25012因为。因而热管工作是安全的经,LL(3).烟气侧的传风面积和第一排管的传热面积.迎风面积：229.736005.265633mGMAggg先取迎风面宽度为3m。最后选取的热管长度尺寸如下：加热段长度：mL1.21冷却段长度：mL7.02总长度：8.27.01.221LLL（忽略绝热段）实际长度比37.01.221LL实际迎风面积24.838.2mAg4实际迎风质量流速17.236004.865633'gggAMG选取管间距mmPt75第一排管子根数根40075.035.11n第一排传热面积211004.8401.2032.0mnLdA第一排（4）.传热系数U0的选择。由表5-3，考虑到较大的污垢热阻，取U0=2002mw（5）计算对数平均温差。165.8130210ln1302102090150300TCCCC水：烟气：（6）.估算传热面积。23005.908.165200103000mTUQA（7）.管子根数及排数。管子总根数：根4291.2032.014.35.90100LdAn考虑设计余量，选取553根。排数：采用叉排排列，每排平均39.5根，则总排为排145.39553N排列数序为：40、39、40、39········实际传热面积为21007.1165531.2032.0553mLdA每支管的传热量：6kw42.55533000553小于KWQ（8）水侧管程的选择。每支管程所需流通面积2051.03600200368843600mGMALLL选取每一排管作为一个水流的管程，即在水边分为8个管程，没管程的流通面积为2049.007.07.0mmm5水实际质量流速：smkgGL22093600049.0368844.精确计算。(1).中点温度。烟气侧：CTTTggg22515030021'''21水侧：CTTTLLL55209021'''21烟气的物性值：由附录645.010301027.5097.1571.0633rgggpggPsmkgCmwCkgkJCmkg水的物性值：38.210381101.67183.4975633rLLLpLLPsmkgCmwCkgkJCmkg（2）.烟气侧管外放热系数的计算。烟气的最窄流通截面积2min035.02015.0001.03501032.01075.0mAg0.4310.0750.0325迎风面积最窄流通截面烟气在最窄面处的质量流速smkgGGggm205.543.017.243.0由式（3-43）翅片外表面的放热系数296.031718.0001378.0HYPGddhrgggmgg6CmW2296.031718.0637.67155645.0103005.5032.0032.01027.51378.0以光管为基准的放热系数Cmwhhgg249085.051.87.67'此处，取翅片的效率85.0最窄流通截面：20266.0032.047.007.07.0m最窄截面质量流速smkgGGLlm23850266.0049.02090266.0049.0由式3-50计算水扰流光管管束时的放热系数3.06.00033.0rmllpGddhCmw23.06.06455938.210381385032.0032.0671.033.0（4）管壁热阻，钢管导热系数。Cmww245wCmdddiow2501004.6027.0032.0ln452032.0ln2（5）.管内凝结液膜的放热系数每支管的平均传热量.42.51kwQ在中点温度下管内工作温度5.975.525.14221VT在此温度下的物性值为mNkgkJrsmkgCmwmkgmkgLLvL46233106.5882257105.282103.686.04.9587由式3-57hmkgsmkgdrQi102028.0027.0225742.5CmWghLLLLc231262331631223319997102188.94.958683.010282028.0488.1488.1取沸腾区放热系数Cmwhhce29997（6）.传热系数。由式（3-29）污RLLhLLdddLLddhddhdddhULiwicieiwg21210021000001ln211ln211001.07.01.2455917.01.21004.67.01.22732999712732999711004.6490155CmwUwCm20235.2261041.4（7）.传热温差。tFT8.165对逆向交叉流：取98.0tF传热面积：230052.8198.08.1655.226103000mTUQA而实际选用的面积为116.7m2大于81.52m2.因而是安全的，无需重复计算。5.最大传热能力的计算。78.10106.5886.08.8548.9027.0214210VLigdB29.1719.02.35.0tanh2.3410BCK（tanh为求x的双曲正切值的一算法）4124141224VLVLiKentgrDCQ8kwQent02.66.04.958106.5888.96.04.95822574027.026.14142414122讨论：在计算管内径时选取kwQ6，满足要求。管壁温度计算。气——液型换热器的设计最担心的是热壁温度过低，产生露点腐蚀，管壁温度的设计应满足以烟气出侧最末一排的光管外壁温度为准。CAhQTTggw5.977.11649010300015030在这一温度下，一般可以避开露点腐蚀。