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3.6.2设计举例

日期：2022-01-11 01:15:05点击：386

3.6.2设计举例
试为一台20 t/h的燃煤锅炉设计一热管式省煤器。该省煤器安装在水平烟道中。
1. 已知条件和热负荷
烟气入口温度：

烟气质量流量:

水入口温度：

，水进口压力0.6 MPa；
水出口温度：

锅炉给水量：

热负荷:

烟气出口温度:

2. 热管工质和管材的选择
(1)工质的选择。
管内温度由式(3. 3. 3)和式(3.3.4)估算：

烟气入口处：

烟气出口处:

平均温度：

由表3. 3. 1可知，选水作为热管工质是合适的。
(2)管材选择。
由表3. 3. 3,应选铜作为管壳材料，但为了节省成本，便于加工,本设计采用经过处理的碳钢管作为管材,该种碳钢-水热管已经过寿命试验，性能稳定。
3.结构形式和扩展表面的选择
(1) 结构形式:热管立式放置，加热段深入水平烟道中，冷却段采用套管式结构，水在套管中间流动。
(2) 烟气侧釆用翅片管，水侧采用光管,选定尺寸见表3. 6. 3。
表3. 6.3设计实例的选定尺寸

基管外径	基管内径	翅片外径	翅片高度	翅片厚度	翅片间距	翅片比
38	32	68	15	1	5	8. 1

4.加热段和冷却段长度比的选择
由表 3.6.1,选取

；取

，则
经济长度比:

在烟气入口处：

,小于水热管的允许温度

。
在烟气出口处：

，无露点腐蚀风险，故无需进行安全长度比的计算，选取经济长度比是安全的。
5.烟气流速和迎风面积
(1) 选择烟气迎风面质量流速：

(2) 烟气侧的迎风面积和第一排热管的传热面积。

迎风面积：

选取迎风面宽度为1.26 m,然后选取加热段长度

,冷却段长度L₂=0.5 m, 总长度:L =

₊L₂=2.0 m(未含绝热段长度)，长度比:

实取迎风面积:

实取迎面质量流速：

选取横向管间距

第1排热管数目

第一排传热面积

6.估算和结构形式
(1)传热系数

的选择。
由表3.6.2,考虑一定的污垢热阻，取

(2)计算对数平均温差。
烟气：

对于纯逆流换热：

(3) 估算传热面积

选取安全系数1.4,所需传热面积为

(4) 管子根数及排数
热管总数：

纵向管排数:

,实取

；
实取热管数目：

；
实取传热面积：

；
每支热管传热量:

。

(5) 换热器结构形式
在水平烟道中，热管加热段立式放置；热管冷却段釆用套管式结构，如图3.6. 1所示。水在套管和热管的夹层中流动，套管外径为63. 5 mm,内径为58. 5 mm每 —横排16支管为一组，形成1个管程。套管上部有上联箱管，为该管程的出水管口，套管下部有下联箱管，为进水管口。上下联箱管的直径为76x3mm。
由图3. 6. 1可看出，每一横排16支管组成一组，由上、下联箱管和套管组成水流通道，被加热的水由下联箱进入，由上联箱流出，再由斜管引入下一组的下联箱。
(1)中点温度及物性
烟气侧：

水侧：

烟气和水的物性值见表3. 6. 4。
表3. 6 4 烟气和水的物性值

介质	温度/	密度 /	导热系数人 /	比热% /	动力黏度	普朗特数Pr
烟气	349.3	0. 571	0. 052 7	1. 137	30	0. 645
水	75	975	0. 671	4. 191	381	2. 38

(2) 烟气侧管外换热系数的计算:

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