热管计算示例-secret

1热管余热锅炉热工计算说明书单位名称:设计工程师:2一．设备外观及参数3二．工艺计算已知：排烟量为Vh＝130003/mh(标准状况)，烟气进口温度1340ht℃，烟气出预热器温度为ht2240oC，冷却水进口温度120ct℃，饱和蒸汽温度2ct194oC，蒸汽压力P=1.25MPa,无机热管长度为l＝2.3m，加热段lh＝1.5m(标准折合长度)，冷却段lc＝0.45m(标准折合长度)，管外径为d0＝32mm，内径为di＝26mm，壁厚为w3mm，翅片高度lf＝0.015m，厚度δf＝0.0015m，间距t＝10.5mm，翅片节距12mm，翅片数nf＝130；采用叉排，管子中心距为ST＝0.080m；SL＝0.070m。试求：所需无机热管的数量及排列方式并计算其压力降。（1）计算传热量Q1）烟气定性温度121502hhhoftttC290℃查得定性温度下烟气的参数：定压比热hpC＝1.121kJ/kgoC；密度：hf0.617kg/3m;粘度：hf28.2106kg/(ms)。导热系数：24.8310/()hfWmk；普朗特数：hPr＝0.6512）烟气放热量Qh12()hhhhhfpQVCtt＝524.22kW。3）热管传到水侧的热量考虑烟气侧有3％热损，故：Qc＝524.22（1－3％）＝508.5kW。4）水侧实际获得热量Q考虑冷侧3％热损，故：cQ＝508.5（1－3％）＝493.24kW。45）可得到的194℃饱和蒸汽量：21()ccpQcmCttmm=658kg/h（2）计算水的对数平均温差mt1）水侧定性温度122cccfttt＝107oC。2）对数平均温差121268.25lnomtttCtt133.6℃（3）确定迎风面积exA和迎风面管排数B1）取标准迎面风速wN＝2.5m/s；2）烟气迎风面积21.4444hhexNVAmw；3）迎风面宽度E0.963hhexhAEml(hl=1.5m)4）迎风面管排数12.04hTEBS根，取B＝13根。实际迎风面宽度130.081.04hEm实际迎风面积''0.1hcexexAAm1.56m2实际迎面风速'Nw=2.31m/s(4)求总传热系数HU1）管束最小流通截面积NFA热侧：2020.821TfffhNFASdlnlBm冷侧：'200.281TNFASdlBm2）最大质量流速maxG5热侧：32max8.310/hhffhVGkgmhNFA9.770×103)/(2hmkg冷侧：32max15.510/()cGkgmh3）求Ref热侧：maxRe1643hhofhfGd3080冷侧：maxRe1931ccofcfGd5814）求流体给热系数fh热侧：0.6381/320.1370(Re)(Pr)24.7/hfhhhoffokhWmCd=30.10)/(2CmW冷侧：0.6381/320.1370(Re)(Pr)25.4/cfcccoffokhWmCd=193.4)/(2CmW5）求翅片效率f热侧：20.68hfhhffwfhlk0.434查图得：0.84hf。6）求热管管外总表面积HA单支热管翅片表面积fA为：1/21/2222222()/10.613fmfffAdtbdtLtm其中，dm＝0.047m，df＝0.062m。翅片间光管表面积Ar为：201/0.13rhfAdltm。加热段热管管外总表面积Ah为：20.744hfrAAAm。冷却段管外表面积Ac6200.05ccAdlm7）管外有效给热系数feh热侧：2()26/hhhhfrffhofehhhAAhWmCA冷侧：2()21.15/ccccfrffcofechhAAhWmCA193.4)/(2CmW8）壁热阻rw和污垢热阻yr热侧：20.00035/yhoyyrmCWk0.0304520.000057/o，其中mfy0015.0，210926.4ykkmW/；冷侧可忽略不计。金属管壁热阻：48hwkkmW/，57cwkkmW/；000063.0hwr20.000057/o，000053.0cwr20.000057/o9）求总传热系数HU21486.0mldAhihi，2083.0mldAcici2269.0mldAhwhw，20102.0mldAccw23318.2mAAfhy，5810cHPhHPhh)/(2CmW由chcfehhcyhhcycwhhcwcihhcHPhihhhHPhyhhhyhwhhhwhfeHAhAAArAArAAhAAhAArAArhU1111得：222.5/(HUWm℃）（5）求加热侧总传热面积hHA23.62chHHmQAmUt169.2m2。7（6）所需热管数n169.22280.744hlhHhhAn=根A取系统效率为0.75工程实际选用热管数量0.75nN==304根（7）换热器纵深排数m300212525nmB排13×13+12×12=313根（8）求通过热管换热器的压力降1）换热器的净自由容积NFV22233000.866()1.5610/44LTfffNFVSSdddnmm3.546×10-3mm/3。2）求容积当量直径347.7210hevhhNFVDmA5.7×10-32m；21392.04mANFVDchcev。3）求'efR热侧：maxRe'2854hhhevefhfDG601.75冷测：maxRe'3015cccevefcfDG914.82。4）求摩擦系数f0.1451.92(Re')0.601hheff0.7590.1451.92(Re')0.585hceff0.714。5）平均管壁温度mt8热侧：102hhocwfhhfefQttChAn237℃冷侧：85hcocwfQttChcAcn179℃。6）求壁温下的流体密度w热侧：)/(103.276smkghw冷侧：)/(1012.2116smkgcw7）求通过换热器的压降p热侧：20.140.40.6max()()()()9.85122hhhhfhevLhhhcevfwTTfGLDSpPagDSS534Pa冷侧：20.140.40.6max()()()()9.84082ccccfcevLccccevfwTTfGLDSpPagDSS0.033Pa9三．结论1、理论计算结果1）实际迎风面宽度130.081.04hEm实际迎风面积''0.1hcexexAAm1.56m2实际迎面风速'Nw=2.31m/s2）热管翅片表面积fA=0.613m2翅片间光管表面积Ar=0.13m2加热段热管管外总表面积Ah为=0.744m23)冷却侧总传热面积Ac=15.7m2加热侧总传热面积hHA=232.8m24)可得到的194℃饱和蒸汽量m=650kg/h5)所需热管数n=313根6)换热器纵深排数m=25排7)通过换热器的压降p热侧：534Pa冷侧：0.033Pa2008.3.20