课程设计：环缝式换热器设计

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1、换热器课程设计任务书题目：环缝式换热器设计专业班级：指导老师：姓名：学号：日期：计算过程：一．已知条件如下：1）入换热器的平均烟气标况流量：；2）入换热器烟气温度：3）入换热器空气标况流量：；4）入换热器空气温度：；5）出换热器空气温度：；6）烟气成分（V/V,%)成分（V/V)%5.856.703.704.6579.107)环缝内安装螺旋形导向片，螺旋节.二．确定内，外筒直径（1）内筒直径取烟气的标况流速，通道断面为：内筒内径为：取内筒壁厚6mm，则内筒外径（2）环缝宽度取空气在环缝螺旋通道内的标况，则环缝断面积

2、为：环缝宽度为：（1）外筒内径去外筒壁厚为6mm，则外筒外径三．热计算（1）有效传热热流量（指空气所需的显热增量）查附录三得比热容分别为：，，则（2）烟气出口温度计算根据热平衡式，在不考虑热损失的情况下，空气的吸热等于烟气的放热，因而可先计算出烟气的出口温度。按照烟气成分求出烟气的比热容（见表如下）烟气比热容80090010001100120016351495151115261540假设，其比热容为，而烟气入口温度时，其比热容为：，按热平衡计算得：与假定的915相等，故先按915的出口温度进行下一步热计算。（1）平

3、均温度差计算设计采用烟气与空气为顺流流动，则换热器进，出口流体温度差为：由于，故取对数平均温度差（2）空气侧传热系数空气平均温度为：螺旋通道当量直径：空气流速，空气的雷诺数为：属于湍流，可用计算，公式中的系数确定如下：设壁温则，螺旋半径则由于内筒高度还未求出，先假定管段入口系数；空气在环缝内的对流传热系数为：（1）烟气侧传热系数烟气平均温度为：由于烟气在内筒内的流速很小，其对流传热系数可忽略不计，仅计算烟气的辐射传热系数。根据辐射换热器热计算的特点，对于烟气的辐射传热系数按进、出口分别计算。1）入口端烟气的辐射传热

4、系数烟气在内筒内的有效射线长度为：烟气成分（V/V,%）：、3.7%、6.7%，烟气入口处温度，插图3-16至图3-19。得.则烟气的黑度为：取内筒金属壁的黑度，按公式求得系统的辐射系数为：入口处环缝内空气侧传热系数为：当入口空气温度,空气标态流速设壁温，温度补正系数代入公式（4-21A）求得入口端空气传热系数为：查表4—19得f(a)=0.72,则内筒壁温为：。当烟气温度为时，查第三章有关图表。则烟气的黑度为：因此，入口处烟气的辐射传热系数为：1）出口端烟气的辐射传热系数出口端烟气温度为查第三章有关图表得。则烟气

5、的黑度为：取内筒金属壁的黑度，按公式求得系统的辐射系数为：出口处环缝内空气侧传热系数为：当出口空气温度，空气标态流速设壁温，温度补正系数，同样求得入口端空气传热系数为查表4-19得f(a)=0.96,则内筒壁温为：当烟气温度为时，有关图表。则烟气的黑度为：因此，出口处烟气的辐射传热系数为：（3）烟气平均辐射传热系数考虑进、出口集箱辐射的影响去辐射增量，则烟气侧辐射传热系数为：（6）换热器总传热系数K（7）传热表面积F（8）内筒高度取内筒搞去H=5.6m，则换热器传热面积为（9）核算管段入口系数螺旋节距h=1.0m，

6、旋转直径为：内筒高度H=5.6m，螺旋圈，螺旋长度（指空气流程长度）为：在进行环缝通道内空气传热系数计算时，环缝的当量直径，则，故计算空气对流传热系数时假定是正确的，不需再算。四．换热器验算（1）空气出口温度当空气温度=220℃时，比热容为：=1337.6J/（℃），其水当量为：1.711337.6=2287当烟气温度1057.5℃时，比热容=1519.6J/（℃），其水当量为：1.941519.6=2950水当量之比为：2287/2950=0.76换热器空气侧热传递单元数为38.131.2/2287=0.52换热

7、器空气侧的传热有效度（顺流式）为：==0.341则，空气出口温度为：=20+0.341（1220-20）=422(℃)经验算空气出口温度能满足420℃的要求。（2）烟气出口温度=1200-0.3410.76(1200-20)=921(℃)验算结果表明，空气出口温度422℃和烟气出口温度921℃与热计算的条件基本相符，传热表面积F=31.2可满足要求。（3）壁温计算1）平均壁温为：==632(℃)2）烟气入口处壁温为：==641(℃)3）烟气出口处壁温为：==557(℃)五、流体降压计算(1)空气侧压损1）摩擦压损由

8、热计算知空气在环缝通道内雷诺数=24227，属于湍流计算状态。按公式（4-44）和表4-14得摩擦阻力系数为：0.038按公式（4-43B）计算得摩擦阻力损失为：==6633（）2）形阻（局部）压损区进、出口环形集管阻力系数=3.0，温度补正系数：==1.6按公式（4-46A）求得形阻损失为：==2695（）1）空气侧总压损：6633+2695=9328（）