烟道光管钢管换热器说明书（课设）

课 程 设 计

中南大学

课程设计说明书

课 题 烟道光管钢管换热器 学 院 能源科学工程学院 学生姓名 刘朝柱 指导老师 李茂 专业班级 能动1204班 学 号 1003120421

2015年1月3日

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课 程 设 计

目 录

一

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.

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流

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光

管

钢

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术

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能

表......................................................11 七

.

参

考

文

献...............................................................................................12

1

课 程 设 计

烟道光管钢管换热器设计说明书

一.已知条件

1）入换热器平均烟气标况流量: Vh=1.94m3/s;

2）入换热器烟气温度： th,i=660℃ ; 3) 入换热器空气标况温度： tc=1.53m3/s; 4) 入换热器空气温度： tc,i=20℃； 5） 出换热器空气温度： th,o=360℃;

6) 地下水平烟道的断面尺寸：W ×H=1392mm×1700mm 7） 烟气成分

成分(V/V)% 1 CO2 5.85 SO2 6.70 H2O 3.70 O2 4.65 N2 79.10

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二.换热器结构初步确定

1）流道安排、流动方式及行程确定

水平烟道中，烟气与空气正交逆流流动；受烟道高1700mm的限制，空气每个行程 的换热管有效高度初步设计为1600mm，换热器设计成1-2n行程。

2）换热器规格

选用60mm×3.5mm无缝钢管。 3）换热管排列

考虑清灰方便，按群管顺排列，并取管中心距S1=S2=2d=2×0.06=0.12m 取空气在管内的标况流速ωc=10m/s,管内径取d=0.053m,其流 通截面积f0=0.0022m2。、

一个行程空气侧需要流通面积为： f==10=0.153m2

ω

一个行程需要关热管根数

V1.53

N=0.0022=70根

0.153

烟道断面宽度B=1.392m,则在其宽度上排列的换热管列数为: m=

B?3d1.392?3?0.06S

=0.12

=10列

n

70

顺烟气流向排列M排，则M=m=10=7排

三.换热器热计算

1）有效换热量Q；

所谓有效换热量是指空气从20℃被加热到350℃从烟气所吸收的热量。由于相应温度下空气的比热容分别为cc,i=1299J/(m3·c)和cc,o=1322 J/(m3·c)。则： Q=VC(tc,occ,o-tc,icc,i)=1.53×(360×1322-20×1299)=688408W。

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2）烟气出口温度确定；

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th,o=440℃，其比热容为ch,o=1464 J/(m3·c)，对应烟气入口温度为th,i=660℃, ch,i=1500 J/(m3·c)。 可求出：tc,o=

Vh,oCh,ith,i?QVh,oCh,o

=434℃

与假设的温度相差小于4％，可以确定th,o=434℃。

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： △t1=660-360=300℃ △t2=434-20=414℃ 则其对数平均温差为△tm=

△t1?△t2In

△t1△t2

=354℃。

ε0=0.98则 △ti,m=0.98×354=347℃。

4）管内空气侧传热系数ac； 空气在管内标况流速： ω0=Nf=70×0.0022=9.94m/s 空气平均温度：

tc,m=0.5×(20+360)=190℃ 空气在管内流动的雷诺数： Rec=

ωdνV

1.53

(1+βt）

8.2

=1.396×10?3× 1+273

4

9.94×0.053

1908.2

=2.87×104

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