课程设计（论文）-烟道平滑钢管换热器设计

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1、换热器设计题目：烟道平滑钢管换热器设计学生姓名：__________指导老师：________学院：___能源科学与工程学院_专业班级：______能动1202______2015年1月17日摘要烟道式换热器由于无金属外壳，一般被预热的空气或煤气在管内流动，烟气一般以水平烟道一行程贯通换热器（列管），换热器宜垂直烟气流动方向组成正交式流动。考虑换热器的膨胀，一般单个行程换热管的长度的1.5至2.0为宜，根据换热管的需要可组成2n个行程。出于不同的目的，换热器的热计算可分为设计计算和校核计算两种。设计计算以求取换热器所需传热面积为目的的计算；校核计算以求取换热器在非设计工况下技术性能

2、为目的的计算。 换热器计算中有8个基本参数，即：冷热流体；冷热流体的出口温度；冷热流体的传热量；传热面积。不同的计算目的所给定的计算条件也不同，一般情况下，对于设计计算应给定冷热流体的温度，流量。计算主要目的是求取换热面积。而对于校核计算，则根据换热面积求取冷流体的出口温度。第1页目录一、设计任务书3（一）设计任务3（二）设计条件3（三）设计工作要求3二、确定设计方案及相关计算4（一）换热器选型4（二）换热器结构初步确定4三、换热器的热计算................................6四、换热器温度校验13五、流体流动压降计算14六、换热器技术性能17七、总结1

3、8八、参考文献20第2页设计任务书一、设计任务设计一个色熔炼炉烟气余热加热水的烟道平滑钢管换热器。二、设计条件(1)入换热器的平均烟气标况流速：=1.8（）(2)入换热器的烟气温度：=680（℃）(3)入换热器的空气标况流量：vh=1.8(m3/s)(4)入换热器的空气温度：t入=20℃(5)出换热器的空气温度：t出=360℃(6)地下水平烟道的断面尺寸：W×H=1000mm×1700mm(7)烟气成分：成分（V/V）O%16.00.4711.11.1371.30三、设计工作要求(1)确定换热器结构(2)换热器热计算（包括设计计算与流体出口温度校验计算）(3)流体流动压降计算(4)

4、换热器技术性能(5)总结(6)附录换热器总图（1#）第20页确定设计方案及相关计算（一）换热器选型(1)因为被预热的介质是空气，所以可以选择结构简单、密封性好的列管式换热器。(2)烟气温度是680℃应选用抗氧化耐热金属。(3)烟气成分里含有少量SO2，换热器材质选用考虑烟气的高温和底纹腐蚀，故采用含Cr、Ni量少的耐热金属。经以上分析采用抗氧化金属制造的列管式换热器，金属材料为耐热球墨铸铁RQTSi4(GB/T9437-1988，GB/T13295-2003)。（二）换热器结构初步确定1、流道安排，流动方式烟道式列管换热器由于无金属外壳，一般预热的水在管内流动，烟气在管外流动。考虑

5、到烟气压降不可能太大，烟气一般设计水平烟道以一行程贯通换热器（列管），换热器宜垂直烟气流动方向组成正交式流动。由于换热器设置在水平烟道内，烟气与水设计成正交逆流流动，受到高1700mm的限制，空气每个行程的换热管有效长度初步设定为1600mm，换热器设计成1-2n行程，即烟气为1行程，空气为2n行程。2、换热管的规格选用Φ25mm×2.5mm热轧无缝管，规格满足GB8162-87、GB8163-87要求。3、换热管排列考虑清灰方便，管群按顺排方式排列。取空气在管内的流速ωw=0.54m/s,管内径di=0.02m，其流通截面积f0=0.000314m2。一个行程空气侧需要的流通面积

6、：一个行程需要的换热管根数：烟道断面宽度W=1.0m，取管中心距S1=S2=2d=2×0.025=0.05m第20页,则在其宽度上排列的换热管列数为：取为20则排数一个行程钢管排列方式如下图所示：第20页三、换热器的热计算在换热器热计算中，假定换热器无热损失，两流体在换热器中无流量损失，无相变，比热容不变，仅有显热变化。1、有效换热量Q所谓有效换热量是指空气从20℃被加热到360℃从烟气所吸收的热量。由于相应温度下水的比热容和密度分别为：c空1=103J/（.K)c空2=103J/（.K)ρ=1.29Kg/ρ=1.29kg/则有效换热量为：Q=vh（t0c2-t1c1)=49028

7、W2、烟气出口温度的确定根据热平衡方程，在换热器内空气的吸热等于烟气的放热。首先假定烟气出口温度为=100℃，该温度下烟气各成分的比热容为：则此时烟气比热为==1.387700℃的烟气各成分的比热容为：第20页则此时烟气比热为==1.51按照热平衡求出：===99.36℃100℃与原先假定的出口温度=100℃相差小于1％，故可确定烟气的出口温度为=100℃（3）流体对数平均温差△逆流时流体在换热器入口和出口的温差分别为：△=△则流体对数平均温差为：△=272.08℃查