管组式（鸟笼式）换热器设计课程设计

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1、 换热器课程设计换热器课程设计 题题 目目 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导教师指导教师 专专 业业 完成时间完成时间 管组式（鸟笼式）换热器设计 设计一台利用烟气余热预热助燃空气的管组式（鸟笼式）换热器。 一、设计条件一、设计条件 1 入换热器的平均烟气标况流量：Vh=0.90m3/s; 2 入换热器烟气温度：th,i=1150 3 入换热器空气标况流量：Vc=0.75 m3/s; 4 入换热器空气温度：th,i=20； 5 出换热器空气温度：th,o=435； 6 烟气成分（V/V, %） 成分 (V/V)% CO2 SO2 H2O O2 N2 1 16.0 0.47 11.1 1.13

2、 71.30 7 换热管直径mm5.342 。 二二.设计要求设计要求 1、 换热器结构初步确定 1 管组圆筒直径； 取空气在管内标况流速 c=16m/s，mm5.342 换热管的流通截面积 f0=0.00096m2,管组圆筒采用的管子根数为： )(49 1600096.0 75.0Vc c0 根 f n 曲管中心距离 S1=84mm，则管组圆筒的直径为： )(31.1 14.3 54084.0 m Sn D 2 烟气通道直径； 取烟气通道通道内壁距管中心距离: S2=3d=30.042=0.126（m） 则烟气通道内径为: Db=Du+2S2=1.31+20.126=1.56(m) 烟气通道

3、断面积为： )( 4 22 ndDf b = 1.90（m2） 烟气标况流速为： )/(47.0 90.1 90,0 sm f V h h h 2、换热器热计算（包括设计计算与流体出口温度校验计算） 1 设计计算 (1)换热器热负荷确定 换热器将空气由 20加热到 435的有效热负荷为： )( ,.icicococc tctcVQ =0.75(1359435130220) =423843(W) (2)烟气出口温度的确定 若不考虑热损失，根据热平衡空气的吸热等于烟气的放热。设烟气出口温度 th.o=880。 其比热容ch,o=1537J/m 3， 烟气入口温度th,i=1150,其比热容为158

4、2J/m 3,根据 热平衡式计算烟气出口温度为 ohh ihihh oh cV QtcV t , , , 15379.0 423843-115015829.0 877（） 与假定 880基本相等，故确定出口温度 oh t , =880。 (3)对数平均温差确定 烟气与空气为顺流流动，烟气进、出口处两流体的温差为： 进口处 1130201150 i t 出口处 455435880 o t 由于 i t/ o t=2.592,故取对数平均温差 728 435 1130 ln 4351130 LM t (4)空气侧传热系数的计算 空气平均温度为：tc,m=(435+20)/2=228 空气流动雷诺数

5、为： n mc oc ioc c t v d 1 , , , )1(Re ，为粘性系数 oc v , 66.11 5 )273/2281( 10396.1 035.016 4 10226870 可知空气在管内属于湍流流动。按 L/d50，则补正系数 kL=1.0。设管壁温度 tw=750(),温度补正系数 kt=(Tg/Tw) 0.5=(228+273)/(750+273)0.3=0.70。 因 此，空气侧的传热系数为： tLmc oc mc kkt d )1(63.3 23.0 , 2.0 8.0 , , 70.00.1 273 228 1 035.0 16 63.3 23.0 2.0 8.0 cmW 2 /2.52 （5）烟气侧传热系数计算 由于烟气侧对流传热系数所占份额很小可或略不计，仅计其辐射传热部分，并对 进口，出口端分别计算然后取平均值。 1）烟气入口端辐射传热系数 烟气有效射线长度为： mDl b 404.156.19.09.0 ，烟气成分为：CO2 16.0%， H2O 11.1%，当烟气温度 th.i1150时，查有关图表分别得：12.0 2 CO ， 11.0 2 OH ， 08.1 因此可求得烟气的黑度为： 239.011.008.112.0 2 2 . oH COih 设管