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应用于烘干系统中的翅片管换热器

日期:2022-01-11 09:33点击:

5.6应用于烘干系统中的翅片管换热器
在很多工业部门,尤其在造纸、纺织、乳品、食品加工等轻工部门,烘干设备是不可缺 少的关键设备。烘干设备的热源通常是蒸汽或热水,此外,导热油作为一种高温低压单相 液态介质,在烘干设备中也广泛应用。
烘干机是加热空气提供热风的设备,在空气侧,可以采用空气的自然对流或强制对流 方式从管内热介质吸取热量。不论是何种加热方式,因为是与空气换热,翅片管应该是最 合理的传热元件。在烘干设备中应用的翅片管种类很多,主要的结构形式是钢管/铝翅 片,其中以碳钢-铝轧制复合翅片管性能最优越,因而被广泛应用。
为了合理选择烘干设备和供暖系统,应该深入了解现有系统或设备的能量利用状况。 下面,以几个造纸厂的烘干设备为例,介绍相关设备的能源应用情况,为选择和设计提供 参考。
56.1造纸机的能源利用
在造纸厂的生产工艺中需要大量的蒸汽作为热源,用于造纸过程中的加热和烘干。 造纸机就是用蒸汽加热并烘干湿纸的设备。进入造纸机的含水量约60%的湿纸,在高速 转动的滚筒外表面上被加热:一方面,被滚筒内部的高温蒸汽加热,同时,被注入滚筒外部 的热风所烘烤,在内外热源同时加热的情况下,湿纸中的水分迅速蒸发,当含水量降至 6%左右,即可从纸机中排岀。
某造纸厂对一台1575型纸机进行节能技术改造,该纸机的技术特点是:滚筒的宽度 为1 575 mm,滚筒的线速度从原有的150 m/min,提高为250 m/min,改造后该纸机的纸面 产量为1. 575 mx250 m/min = 393. 75 m2/min,改造后的能源系统如图5. 6. 1所示。
因为从锅炉来的蒸汽有很高的过热度,经过4蒸汽调温器后,变0.4 MPa,150龙的 饱和蒸汽。该蒸汽一部分直接进入纸机的滚筒内部,并在滚筒内表面凝结,放出的热量通 过滚筒的导热加热外面的湿纸。另一部分蒸汽进入蒸汽/空气加热器中加热空气,加热后 的空气注入滚筒的外部,向旋转中的湿纸提供100乞左右的热风,用于湿纸的烘干。此 外,在蒸汽/空气加热器的空气入口前面,有两个余热回收换热器:一个是热水/空气加热 器,用于回收约H0 的冷凝水余热,另一个是热管空气加热器,回收约80 T的排气余 热用于加热入口的低温空气,因为是气-气换热,故采用热管式换热器。如图5. 6. 1所 示,在该纸机系统中,共有三台翅片管换热器顺序安装在一起,其主要设计参数见 表5. 6. 1

图5.6. 1纸机余热回收系统图
1 一蒸汽/空气加热器;2—热水/空气加热器;3—热管空气加热器;
4 一蒸汽调温器;5—鼓风机;6—排气风机;7—纸机
5. 6.1三台翅片管换热器的设计参数

序号 项 目 蒸汽/空气加热器 热水/空气加热器 热管空气加热器
1 设备用途 蒸汽加热空气 热水余热回收 排气余热回收
2 换热特点 管内蒸汽冷凝 管内热水冷却 热管相变加热
3 空气流量/(kg • s'1) 4.0 4.0 4.0
4 空气入口温度/龙 42 32 20
5 空气出口温度/T 105 42 32
6 传热量/kW 253.2 40.2 48.2
7 热流体种类 饱和蒸汽 热水 热排气
8 热流体入口温度/T 150 100 80
9 热流体出口温度/T 110 60 60
10 热流体流量/(kg • h-1) 395. 3 864 8 633
11 空气质量流速 /(kg • m" • s'1 ) 3.5 3.5 3.5
12 空气侧迎面面积/n? 1. 14 1. 14 1. 14
13 迎风面尺寸/mxm 1. 14x1.0 1. 14x1.0 1. 14x1.0
14 基管直径/mm 25x2. 5 25x2. 5 25x2.5
15 翅片高/厚/节距/mm 12. 5/0. 5/4.0 12. 5/0. 5/4. 0 12. 5/0. 5/4. 0
16 横向管排数 16 16 16
 

序号 项 目 蒸汽/空气加热器 热水/空气加热器 热管空气加热器
17 纵向管排数 12 4 6
18 翅片管总数 192 64 96
19 翅片管基管总面积/ 17.2 5.7 8.6(蒸发段)
20 翅片管外表面积/㎡ 180 60 90(蒸发段)
21 管束纵向厚度/mm 720 240 360
22 外形尺寸高/宽/厚/mm 1 140/1 000/720 1 140/1 000/240 1 140/1 000/360
(蒸发段)
 
 
设计说明:
(1) 三台换热器总传热量为253.2 kW+40. 2 kW+48. 2 kW = 341.6 kW,其中,热水/ 空气加热器为40. 2 kW,占总换热量的11.7%,热管空气加热器为48. 2 kW,占总换热量 的 14. 1%
(2) 蒸汽/空气加热器热负荷253.2 kW,蒸汽耗量约450 kg/h。考虑到直接用于滚筒 内部加热的蒸汽量,该纸机的总蒸汽耗量约为800 - 900 kg/h

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