热管空气预热器 设计说明书
班级：姓名：学号：
热能0801
刘承
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目 录
热管空气预热器设计任务书························2 热管空气预热器热力计算··························3 热管空气预热器结构设计计算······················10
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热管空气预热器设计任务书
设计题目：热管空气预热器的设计
设计要求：烟气、空气为清洁气体，不含任何杂质，烟气成分按标准烟气进行计算
设计参数：烟气进口温度 t1h = 320℃ ； 烟气出口温度 t2h = 180℃ ； 空气进口温度 t1c = 20℃ ；
烟气流量（标准状况） Gh=12000 Nm3/h；
空气流量（标准状况） Gc=10800 Nm3/h;
烟气标况下的密度 错误！未找到引用源。fh =1.295kg/m3；
空气标况下的密度 错误！未找到引用源。fc=1.293 kg/m3
选用水为热管工质，管壳材料为20号锅炉无缝钢管，翅片材料为低碳钢，翅片与管壳连接方式为高频焊接。这种热管的参数为:
光管外径do=0.042m；热管内径di=0.036m；
翅片高度lf=0.020m；翅片厚度f =0.0015m；翅片间距 sf=6mm ； 翅片节距sf’= sf + f=0.006+0.0015=0.0075mm；
每米热管长的翅片数
nf?1Sf'?10007.5?133片/m
热管换热器管子排列形式为等边三角形排列，如图，横向管子中心距ST=0.088m；SL=ST=0.088m。
其热力设计计算和结构设计计算如下：
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热 力 计 算 序号 1 2 项目 烟气进口温度 烟气出口温度 烟气定性温度 烟气流量 烟气定压比热 密度 导热系数 符号 t1h t2h tfh G Cph ?fh单位 ℃ ℃ ℃ 3计算公式 给出 给出 t1?t22hh数值 320 180 250 12000 1.1095 0.6825 4.425×10-2 26.36×10-6 备注 3 ?320?1802?250 4 hNm/h kJ/(kg·℃) kg/m 3给出 查表附录5，定性温度 查表附录5，定性温度 一、烟气侧热物性参数及放热量5 6 错误！未找到引用源。f7 W/(m·℃) 查表附录5，定性温度 h kg/(m·s) 查表附录5，定性温度 查表附录5，定性温度 kW ?12000???????????????????????? 错误！未8 粘度 普朗特数 烟气放出热量 热管传出热量 冷空气侧实际活动热量 找到引用源。f h 9 Prh 0.66 热二数物、平性空均参气温数侧差及温升对及
10 Qh 353.4 11 Qc Qc’ Gc t1c Cpc t2 ckW kW Nm3/h ℃ kJ/(kg·℃) ℃ Qh(1-3%)=353.4×(1-3%) Qc(1-3%)=342.8×(1-3%) 给出 给出 以20℃~160℃温度范围内的平均温度取空气比热 t2?t1?cc342.8 332.5 10800 20 1.009 103.8 12 13 14 15 16 空气流量 空气进口温度 空气定压比热 空气出口温度 QcV?Cccfcp'?20?332.5?360010800?1.318?1.009?103.8 3
17 空气侧定性温度 tfc ℃ kJ/(kg·℃) kg/m3 W/(m·℃) kg/(m·s) t1?t22cc?20?103.82 61.9 1.009 0.956 3.24×-210 22.08×10-6 18 19 20 空气定cCp 压比热 空气密 c?f度 空气导热系数 粘度 普朗特数 对数平均温差 标准迎风速度 烟气侧迎风面积 空气侧迎风面积 热管热侧长 迎风面宽度 错误！未找到引用查附录4，103.8℃的空气 查附录4，103.8℃的空气 查附录4，103.8℃的空气 查附录4，103.8℃的空气 查附录4，103.8℃的空气 ?tm??t1??t2ln(?t1?t2)?216?160ln(216160)c源。f 错误！未21 22 找到引用c源。f cPr 0.68 23 ℃ 186.6 24 m/s m m2 m m E?2迎风面速度在2~3m/s范围选取 hex2.5 1.33 25 Aexh Aexc lh E A?GhwN?120002.5?3600 26 三、确定迎风面积以及迎风面管排数 Aexlhh1.33 1 27 28 ?1.3311.33 ?15.129 迎面管排数 实际迎风面宽度 烟气侧实际迎风速度 空气侧实际迎风速度 实际迎风面积 B 根 B?ESt?1.330.088错误！未找到引用源。，16 取16 30 E’ Aex’ m m/s m/s m2 E'h?E'c?16?????? 120001.408 2.36 2.13 1.408
31 ?N??N?c'h'1.408?3600 108001.408?3600 32 33 4