H型翅片管在高含尘烟气中的换热特性试验研究.pdf

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1、2013．No．5枷渗T一、一H型翅片管在高含尘烟气中的换热特性试验研究张晓博，曹琪，韩涛，李国强，史晓云(1．思安新能源股份有限公司，陕西西安710065；2．西安交通大学，陕两西安710049)摘要：利用水泥窑窑尾余热资源，对H型翅片管在高浓度烟尘环境中的换热特性进行了试验。结果表明．H型翅片管柬在含尘量大的烟气中换热性能较光滑管优越．但阻力性能影响比较大关键词：H型翅片管：换热系数：阻力特性：水泥窑余热Abstraet：Usingthewasteheatfromcementkilnexitasheatsource，theheattransfercharacteristicofHt

2、ypefinnedtubeinthehighconcentrationfluedustwasstudied．TheresultshowedthattheheattransfercharacteristicofHtypefinnedtubewasbetterthanthatofsmoothtube，butitsresistanceperformancegotworse．Keywords：Htypefinnedtube；heattransfercoefficient；resistancecharacteristics；wasteheatfromcementkilnFirstauthor，s

3、address：Si'anNewEnergyCO．Ltd．XFan710065，Shaanxi．China中图分类号：TQ172．622．22文献标识码：A文章编号：1002—9877(2013)05—0005—03O引言化水站的除盐水，烟气与管内的水成逆流布置。目前，在水泥余热电站中SP炉大多采用传统的试验系统如图1所示。系统中设计了进出口蝶阀光管换热，还没有将H型翅片管应用于sP炉的研以改变换热器中的烟气流速，同时在换热器进出Vl烟究。在含灰量大的低温烟气的余热回收中，遇到的最气管道和水管段上设置热电偶对烟温进行实时监测．大问题就是积灰和磨损。为此，本文对一定结构的H烟气和水的压力

4、由压力变送器及压差变送器测取型翅片管束的传热及阻力特性进行了工业试验研究，{烟气入口t在窑尾烟气出15的主炯道上。通过改变烟气冲刷H型翅片管束的流速，测得了热态下H型翅片管的换热系数和阻力。本试验的结论可为H型翅片管在高含尘烟气余热锅炉中的应用及优化设计提供参考。1H型翅片管的优点H型翅片管是一种高效的强化传热管，其有诸多烟气均流板优点f1：入口烟气1)翅化系数高，可使受热面布置更加紧凑；温度测孔2)翅片温度场比较均匀。有更好的传热效果：观察窗3)翅片与气流方向平行，与螺旋翅片相比，能够很好地防止积灰、减少流动阻力：出口烟气温度测孔4)与光管比，其受热面磨损小，可采用较高的烟气流速，以

5、增强传热效果。由于H型翅片管所具有的蝶阀以上优点。使其得以迅速的广泛应用2试验系统试验在某水泥厂2500t／d生产线窑尾预热器上搭建换热器试验台进行数据采集。整个试验系统布置图1试验系统布置示意在C，预热器平台上，从窑尾烟气总管上引出烟气通试验分为有振打和没有振打两种方案，用无纸记过换热器后再次回到烟气管道内，换热管中的水采用6一C~~ENI"一20l3．No．5录仪采集试件进出口烟气温度和压力以及水侧流量、式中：压力和温度数据，每秒记录1组数据。p吸——工质吸收的热量，kW；换热器是按照现有光管sP炉尺寸1：10等比例D——受热面内工质流量，kg／s：缩小设计。H型翅片管的结构见图2

6、，其参数见表1。i和——受热面进、出口工质的焓值，kJ／kg。3)总传热系数计算公式设计计算采用热有效系数来考虑灰垢热阻的影响。的物理意义为污染管子传热系数与清洁管子可传热系数的比值。对于过热器=—i___卜—『_-(4)图2H型翅片管结构示意O／l∞。2DHBH表1H型翅片管结构参数式中：基管管径／mm38横向管排数4O／和_一烟气和工质侧折算放热系数，基管壁厚／mm4纵向管排数8kW／(m·℃1：翅片节距／mml5横向节距／ram1O0H和H厂烟气和工质侧总比表面积，m。。翅片高度／mm40纵向节距／mm100对于蒸发器和省煤器，由于管内流动的工质分别翅片厚度／mm2受热面高度／m

7、m800是汽水混合物和热水，管内的对流传热系数非常大，因此，可以忽略管内对流传热热阻。故本试验的传热3H型翅片管传热和阻力计算系数可以简化为：3．1换热特性试验原理=1np(5)受热面为对流受热，其换热计算主要有对流换热3．2烟气阻力特性试验原理和热平衡计算。H型翅片管采用顺列布置，通风阻力按照下式计1)对流换热算，管束的阻力系数取决于肋片的结构、管子布置方Q=kAAt式及雷诺数。式中：1)烟气通风阻力计算9——该受热面以对流方式吸收的热量，k