管组式(鸟笼式)换热器设计书

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1、换热器课程设计中南大学课题设计说明书课题管组式（鸟笼式）换热器学院能源科学与工程学院学生姓名***指导教师***专业班级***学号**************年**月**日换热器课程设计管组式（鸟笼式）换热器设计说明书设计条件[1]入换热器的平均烟气标况流量：Vh=0.95m3/s;[2]入换热器烟气温度：th.i=1200℃；[3]入换热器空气标况流量：Vc=0.80m3/s;[4]入换热器空气温度：tc.i=20℃；[5]出换热器空气温度：tc.o=440℃；[6]烟气成分表0烟气成分成分CO2

2、SO2H2OO2N2(V/V)%12.01.5110.01.1175.38[7]换热管直径。换热器课程设计目录1绪论12结构初步计算22.1管组圆筒直径22.2烟气通道直径23热力计算33.1热负荷计算33.2烟气出口温度的计算33.3对数平均温差确定43.4空气侧传热系数的计算53.5烟气侧传热系数计算53.5.1烟气入口端辐射传热系数53.5.2烟气出口端辐射传热系数83.5.3烟气平均传热系数103.6总传热系数K103.7传热表面积F103.8管组圆筒高度103.9核算管的入口系数kL104

3、校验计算114.1空气出口温度114.2修正计算124.2.1误差分析124.2.2强化换热124.3壁温计算134.3.1平均壁温134.3.2烟气入口处壁温134.3.3烟气出口处壁温135流体流动压降计算145.1空气侧压降145.1.1空气侧摩擦压损145.1.2空气侧形阻压损145.1.3空气侧总压降145.2烟气侧压降156换热器技术性能15换热器课程设计7总结16参考文献17换热器课程设计1绪论换热器作为一种热交换设备广泛用于动力、交通、石油化工、冶金等工业领域。根据不同的用途，其种类

4、及结构繁多。辐射换热器指热流体以辐射方式传热为主的换热器。同对流式换热器相比具有释热率（热负荷）高、冷流体加热温度高、表面温度与受热介质加热温度之间的差值较小、以及热流体流道不易被堵塞等优点。适用于热流体温度高于1000℃、冷介质加热温度高于600℃以及热流体含尘较高的场合，一般有色熔炼炉烟气余热利用多为采用。其缺点是外形尺寸较大，换热器出口温度仍然较高，一般需在后面再安装对流式换热器，以进一步回收烟气的余热。辐射换热器常常采用两种结构形式，即：环缝式（又称夹套式）和管组式（又称鸟笼式）。管组式辐射

5、换热器又可分为圆柱式、屏蔽式和螺旋式三种。通常它采用许多小直径的管子代替环缝通道，这样可以提高换热器的严密性和高温结构强度。17换热器课程设计2结构初步计算2.1管组圆筒直径取空气在管内标况流速ωc=16m/s，换热管的流通截面积f0=0.00096m2，管组圆筒采用的管子根数为：（2-1）曲管中心距离S1=84mm，则管组圆筒的直径为：（2-2）2.2烟气通道直径取烟气通道通道内壁距管中心距离：（2-3）则烟气通道内径为：（2-4）烟气通道断面积为：（2-5）烟气标况流速为：（2-6）17换热器课

6、程设计3热力计算3.1热负荷计算查参考文献[1]的附表3-8可得一个温度梯度下湿空气的平均比热容（见表3-1）。因平均比热容随温度的升高变化不太剧烈，把每个区间的比热容近似看做线性关系。表3-1湿空气的平均比热容(单位：KJ•m-3•K-1)温度0100200300400500平均比热容1.3231.3271.3361.3441.3561.369当t=20℃时，cc.i=(1.327-1.323)×0.2+1.323=1.324（KJ•m-3•K-1）当t=440℃时，cc.o=(1.369-1.3

7、56)×0.4+1.356=1.360（KJ•m-3•K-1）则将空气由20℃加热到440℃的有效热负荷为：（3-1）3.2烟气出口温度的计算查参考文献[1]的附表3-10得烟气成分比热容表。表3-2烟气成分比热容（单位：KJ•m-3•K-1）温度CO2SO2H2OO2N2200℃1.7881.8881.5241.3361.298300℃1.8631.9551.5411.3571.306400℃1.932.0141.5661.3771.315500℃1.9892.1391.5911.39813276

8、00℃2.0432.1141.6161.4151.34700℃2.0892.1521.6411.4361.35217换热器课程设计800℃2.0982.1811.6691.4491.365900℃2.1692.2151.6961.4651.3771000℃2.2022.2361.7251.4781.3901100℃2.2362.2611.7501.4911.4031200℃2.2652.2781.7751.5031.415若不考虑热损失，根据热平衡空气的吸热等于烟气的