换热器的计算举例Word下载.docx
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换热器的计算举例Word下载.docx
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烟气在550C的比热为:
C烟(500)
=0.01(0.484X19.4+0.383X7.5+0.337X2.1+0.321X71)
3
=0.358KJ/m3C
20C空气的比热为0.311KJ/mC
则©
=(i1-i2)/(i2-i0)
=(0.365X700-0.385X550)/(0.358X550-0.311X20)
=0.309
4.入换热器的烟气量
V烟=(1+^)V烟
=(1+0.309)X6500
=8508.5m3/h
或
V烟=8508.5/3600=2.36mi/s
5.烟气成分(%)
VCO2=V'
CO2(V'
烟/V烟)=19.4X6500/8508.5=14.82
Vh20=V‘H2O(V烟N烟)=7.5X6500/8508.5=5.73
VO2=(V02+21©
)V烟N烟
=(2.1+21X0.309)X6500/8508.5
=6.56
VN2=(VN2+79©
)V烟/V烟
=(71+79X0.309)X6500/8508.5
=72.89
艺=100
6.计算换热气的烟气温度
取换热气绝热效率n换=0.90.先假定烟气出口温度为400C。
烟气入口温度为550C时的比热
C烟(550)=0.01(0.484X14.82+0.383X5.73
+0.337X6.56+0.321X72.89)
2
=0.350kJ/m?
烟气为400°
C时的比热
C烟
=0.01(0.463X14.82+0.374X5.73+0.330X6.56+0.316X72.89)=0.342kj/m30C
稀释用空气量:
V空=0V'
烟=0.309X6500=2008.5n1/h
t烟=叶换V烟C'
烟t'
烟-V空(C〞空t"
空-C'
空t空)/n换7烟C"
烟
=0.90X8508.5X0.350X550-4223(0.315X300-0.311X20)/0.90X
0.342X8508.5
=400.450C
与假设的400°
C相接近,故确定烟气出口温度
〝〞0
t烟=4000C
二.有效换热量
Q效=V空(C"
空t空-C7空t/空)
=4223X(0.315X300-0.311X20)
=372806.4kj/h
三.烟气和空气平均温度差烟气和空气在换热器内为正交逆流
因此:
△t始二t‘烟-t"
空=550-300=250^
t终二t"
烟-t'
空=400-20=380^
空气具有的实际流通面积
f空=Nfo=80X0.0022=0.176m
空气的实际流速
W空二V空/f空=1.17/0.176=6.648m/s
烟气在管外流动,换热器成交错式排列,并取管中心距S1=S2=S=2d=2
X0.06=0.12m。
在垂直烟气流动的断面上m=10列管,则沿气流方向
上排列:
n=N/m=70/10=7列
管群排列方式如下图
上图见课程设计资料(要可到学习委
员处借阅也可拿去复印)第六页
△t终/△t始=380/250=1.52V2
故可取算术平均值
△t均=1/2(^t始+△t终)=1/2(250+380)=315^
正交逆流,乘以修正系数£
厶t=0.98
贝仏tm=£
△也t均=0.98X315=309C
四.换热器内换热管的排列
①60x3.5mm无缝钢管的流通截面积仇=0.0022卅取空气在馆内流
动的流速W空=10m/s(适宜经验取值为5-10m/s)
则一个行程内空气应具有的流通面积:
f‘空=空/W空=1.17/6.7=0.175m2
一个行程内换热器的根数为
N=f'
空/f0=0.175/0.0022=79.5〜80
2-4m/s)
根取烟气在管群最窄截面处的流速W烟=2.7m/s(经验取值:
则烟气具有的流通截面:
f'
烟=V烟/W烟=2.36/2.7=0.84m管群最窄截面的管间宽度a=s1-d=0.12-0.06=0.06m则烟气通道具有的高度:
b=f'
烟/ma=0.87/(10X0.06)=1.45m
取换热管长度l=1.6m则实际烟气的流通截面为:
f烟=mal=10x0.06x1.6=0.96m
实际烟气流速:
W因=V烟/f烟=2.36/0.96=2.46m/s五.空气给热系数
空气平均温度t空=1/2(t〃空+t‘空)=1/(300+200)=160C
因W空=9.94n=m/s管内直径D=0.053m
查图3-2得:
Re=18000(紊流)
查图3-6得:
空气对流给热系数a°
=28KJ/m2hC
因空气层加热,需乘修正系数k‘t为此设壁温t壁=250C
则T空/T壁=(160+273)/(250+273)=0.828
查图3-5得k'
t=0.91
取管道长度的补正系数kt=1.05
则空气给热系数:
a空二a°
ktk‘t=28x1.05x0.91=26.75KJ/m2hC六.烟气给热系数
1.对流给热系数
烟气平均温度
T烟=1/2(t〃烟+t'
烟)=1/2(550+400)=475C
475C时烟气各组成的运动粘度系数查得:
-6-6-6
Vco2=43.2x10-6vH2O=87.9x10-6vO2=71.1x10-6
vN2=70.9x10-6m2/s烟气近似运动粘度
V烟=1/(Vco2/vco2+VH2O/vH2o+VO2/vO2+VN2/vN2)
-6
=1x10-6/(0.1482/43.2+0.0573/87.9+0.0656/71.1+0.728/70.9)=65.47x10-6m2/s
烟气雷诺系数:
Re=wd/v=[2.46x(1+475/273)x0.06]/65.47x10-6=6177
查图3-12a0=34KJ/m2hC
取修正系数k=0.96
则a烟对=34x0.96=32.64KJ/m2hC
2.辐射给热系数
烟气有效射线长度l=2.8x=2.8(0.12-0.06)=0.168m
Pco2l=Vco2l=0.1482x0.168=0.0249m.atm
PH2O=VH2Ol=0.0573x0.168=0.00963m.atm
查图3-16,3-17,3-18
e烟=eCO2+Be7h2o=0.07+1.02X0.037=0.108
当t烟二t壁=250C时
eco2=0.062e7H2o=0.048B=1.02
e7烟=0.062+1.02X0.048=0.111
取管壁黑度E壁=0.8
C导=4.88/(1/ez烟+1/e壁-1)=4.88/(1/0.111+1/0.8-1)
=0.528KJ/m2hC
a辐烟=C导【e烟/ez烟(T烟/100)4-(T壁/100)】/(t烟-t壁)=11.6KJ/m2hC
辐对
则a烟二a烟+a烟=32.64+11.6=44.24KJ/m2hC
七.传热系数不考虑管壁及污垢热阻
1/K=1/a空+1/a烟
K=a空a烟/(a烟+a空)=(44.24X26.75)/(26.75+44.24)=16.67KJ/m2hC
八.有效换热面积
A=Q/Stm=372806.4/(16.67X309)=72.38m2考虑烟尘沾污换热管使传热降底,故增加10%的换热面
A=1.1X72.38=79.62m2
九.换热器的引程
a辐烟=C导【e烟/ez烟(T烟/100)4-(T壁/100)】/(t烟-t壁)=11.6KJ/m2hC则a烟二a辐烟+a烟对=32.64+11.6=44.24KJ/m2hC
七.传热系数
不考虑管壁及污垢热阻
A二Q/Stm=372806.4/(16.67X309)=72.38m考虑烟尘沾污换热管使传热降底,故增加10%的换热面
A=1.1x72.38=79.62m
a辐烟=C导【£
烟/£
z烟(T烟/100)4-(T壁/100)】/(t烟-t壁)=11.6KJ/m2hC
则a烟二a烟+a烟=32.64+11.6=44.24KJ/m2hC
K=a空a烟/(a烟+a空)=(44.24x26.75)/(26.75+44.24)=16.67KJ/m2hC
A=Q/k^tm=372806.4/(16.67x309)=72.38m2考虑烟尘沾污换热管使传热降底,故增加10%的换热面
A=1.1x72.38=79.62m2
①60x3.5mm无缝钢管每米长的加热面f=0.178m2
则一个引程的加热面:
A'=Nfl=80x0.178x1.6=22.784m2
换热器的引程:
M=A/A/=79.62/22.784=3.49〜4引程
换热器的总加热面:
4X22.784=91.14m十.换热器的实际传热系数(设计值)
K=372806.4/(91.14X309)=13.24KJ/mhC
十一.壁温(平均)
T壁=(a烟t烟+a空t空)/(a烟+a空)
=(44.24X475+26.75X160)/(44.24+26.75)
=356.3C
换热器的技术性能:
加热面
79.5m2
换热方式
4行程正交逆流
空气出口温度
300C
空气入口温度
20
空气量
5500m
3/h
烟气入口温度
550
烟气出口温度
400
入换热器烟气量
9170m3/h
空气流速
9.94m/s
烟气流速
2.65m/s
传热系数
22.3KJ/m2hC
管壁温度
230C
换热管尺寸
①60X3.5mm
换热管根数
280
根
换热管长度l=1600mm
换热管材质16Mn
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