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热管空气预热器+热管省煤器计算方法

晨怡热管 2009-9-14 16:22:51

热管空预器、热管省煤器快速计算方法

                   

——《刁乃功编写、刘记福校对的热管换热器快速计算法》

 

一、编写的目的

      主要是为了市场营销人员或设计人员等在对外业务活动中,在手中没有相关“设计计算程序”或相关资料的情况下,能够按用户的具体要求,进行快速、有效的进行计算,满足要求。

二、编写的主要依据

      编写本热管换热器“快速计算”方法的主要依据是由《哈工大动力工程系刘纪福教授主编、本文编写者助编的“热管换热器”一书(86年6月版)。

三、编写的要点

      众所周知,任何一种类型的热管换热器的设计计算、起主要计算参数关键是对“传热系数”的计算,而对其计算过程相对来说,又显的比较麻烦,本文所给出的快速计算方法是将传热系数计算转换成为十分简单的常数“C”的计算,变得“轻而一举”,大大方便和提高了营销及设计人员在现场的处理能力。

四、提醒注意的是

      计算前应先对计算的相应工况的“C”所涉及的有关固定数值应牢牢记住不同工况的“C”值。

五、选型“C”的基准值

1.“C”值是以烟道气的质量流量为:M=2000Kg/h 时的基准数据作为基准,查阅热管的不同翅片间距对应的“C”值,见下列表

表一

 

热管空气预热器质量流量

 

M1=2000Kg/h

 

 

翅 片 间 距 B(mm)

 

4

 

6

 

8

 

10

 

对 应 常 数 值 C2000

 

250

 

300

 

350

 

400

表二

 

热管省煤器烟气质量流量

 

M1=2000Kg/h

 

 

翅 片 间 距 B(mm)

 

4

 

6

 

8

 

10

 

对 应 常 数 值 C2000

 

180

 

210

 

240

 

270

 

阻  力系 数

 

2.2

 

2

 

1.9

 

1.8

表三

 

 

铝丙酮空气预热器热流体质量流量

 

M1=2000Kg/h

 

 

翅 片 间 距 B(mm)

 

3.5

 

翅片外径:δ1=40

 

翅片厚度:δ=0.5

 

对 应 常 数 值 C2000

 

230

 

六、任一热流体质量流量的情况下,选型系数 C 的设计方法

1、首先根据工况等情况,确定热管的“翅片间距”以便查出热册质量流量在2000Kg/h情况下的“C”值。

2、确定“热流体质量流量”计算公式:

           C =

     式中:C——实际工况条件下的选型系数;

           M2000——流量基数 (2000Kg/h);

           M1——实际工况下的质量流量(Kg/h);

           C2000——选型系数的基数;

七、例题

(1)、热管空气预热器选型计算书;

      某企业使用一台10t/h蒸汽锅炉,欲在烟道配用一台热管空气预热器,替代原列管空气预热器。参数如下:

已知条件:     锅炉的利用率:80%;

               燃煤热值:7000Kcal/Kg;

               热效率:70%;

               烟气入口温度:256℃;

               烟气出口温度:150℃;

               空气入口温度:15℃;

               阻力降:△P<400 Pa;

锅炉的实际出力:   Q1 = 60×104 Kcal/h×80% = 480×104 Kcal/h

烟气侧质量流量: 1、小时燃煤量:G1 = 480×104 / 7000 / 0.7 = 980Kg/h

                 2、烟气质量流量:M1 = 980Kg/h×15 = 14700Kg/h

余热回收量:       Q = M1.Cp1.(t1/ - t1//) = 0.26×14700×(256 - 150)

= 40.5×104Kcal/h

   空气侧质量流量:   M2 = 0.875 M1 = 0.875×14700 = 12863 Kg/h

   空气侧出口温度:   t2// = t1/ + = 15+(0.95×40.5×104)/ (0.24×12863)

                       = 140 ℃

   第一排管管内工质温度为:

                     Tv = (256+140)/ 2 = 203℃

   对应的管内工作压力:Pv = 16.6Kg.f / cm2 (安全)

   对数平均温差计算:   △T = ℃

   热管排数的计算(N叉): B=10mm

                          N叉 = C. = ×  = 18 (排)

  烟气侧迎风面积计算:   A1 =  =  = 1.49 m2

  管束高度(H)及热管热端长度(L1)计算:设迎风面是正方形,可得:

                         H = L1 = A0.5 = 1.490.5 = 1220(mm)

  热管参数的计算:

1、选择碳钢水热管(20#):φ38×3;

2、选择热管翅片片径为:φ68   δ=1.2

3、翅片管间距:Pt = 1.25.D (D:翅片直径) = 1.25×68 = 85(mm)

4、热管列数:n =  = (列)

5、热管冷端长度(L2): L2 = L1/1.2 = 1017= 1020 (mm)

6、热管设计长度(L/): L/ = L1 + L2 = 1220+1020=2240(MM)

7、热管的工艺长度(L):L = L1 + L2 + L0 = 1220+1020+30=2270(mm)

8、热管根数的计算(ng):ng = 9×15+9×14=135+126=216(根)

9、阻力降的计算(△P):△P = 1.8×18 = 324 (Pa)<400(Pa)

10、     热管管束宽度的计算(W):排距 Ps=Pt=85(mm)

                            W = N.Ps = 18×85 = 1530(mm)

 计算重量:(略)

 

(2)、热管省煤器选型计算书(也可以用于热管余热蒸发器—区别是对数平均温差的计算)

       某化工集团回窑转炉的集灰箱,出口排烟温度为500℃,烟气质量流量43000Kg/h,欲将烟道气余热回收后,将产品反应热洗涤产生的热水,再次加热对产品进行洗涤,以增加洗涤的效果。加热后的水温≥70℃,反应热产生的热水温度为50℃,水侧流量 150m3/h ,水侧压力 0.2 Mpa ,烟气侧阻力,力求减少,设计一台热管省煤器。

已知条件:    烟气入口温度:t1/ = 500℃;

              烟气出口温度:t1// = 150℃;

              烟气质量流量:M1 = 43000Kg/h;

              水入口温度:t2/ = 50℃;

              水侧质量流量:M2 = 150m3/h = 150000Kg/h;

              水侧压力:△P = 0.2 Mpa;

(1)、余热回收量: Q1 = M1 .Cp1 .(t1/ - t1// )=43000×0.26×(500-150)

                     = 390×104 Kcal/h

(2)、热水出口温度计算(取热损10%):

                   t2// = t2/ + =50+ =73.4℃

(3)、对数平均温差计算:

                   △T = =225℃

(4)、热管排数的计算:

                   N0= C.  = × = 21.8(排)

        考虑灰尘量较多,采用顺排排列。

                   N顺 = 21.8/0.8 = 27(排)

(5)、热管管束宽度的计算(W):

         选择排距  Ps = Pt (列距)= 85(mm)

                   W = 85×27 = 2295(mm)

(6)、烟气侧迎风面积计算(A1):

                   A1 = (m2)  G = 2.75Kg/m2s

(7)、管束高度(H)及热管热端长度(L1)的计算:

                 1、迎风面为正方形

                 2、H = L1 = A10.5 = 4.340.5 = 2083(mm)取 L1=2000(mm)

 (8)、热管列数的计算(n):

       1、选择φ38×3碳钢水(20#)热管;

2、选择热管翅片:φ68×δ1.2 ;

3、翅片间距: Pt = 1.25.D = 1.25×68 = 85(mm)

4、热管列数: n = H/Pt = 2083÷85 = 24.5 = 25(列)

                  H实际 = 85×25 = 2125(mm)

(9)、热管冷端长度(L2)的确定:

                 L2 = = (mm)

(10)、热管设计长度:  L/ = L1+L2 = 2000+800 = 2800(mm)

 热管工艺长度:  L = L1+L2+L0 = 2000+800+100 = 2900(mm)

 (11)、热管根数的计算:ng = n.N顺 = 25×27 = 675(根)

 (12)、阻力降的计算: △P = 1.8.N顺 /2 = (1.8×27)/2 = 243(Pa)

(13)、设备重量计算(略)

责任编辑: banye 参与评论
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