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3.6.2設計舉例

日期：2022-01-11 01:15:05點擊：309

3.6.2設計舉例
試為一臺20 t/h的燃煤鍋爐設計一熱管式省煤器。該省煤器安裝在水平煙道中。
1. 已知條件和熱負荷
煙氣入口溫度：

煙氣質量流量:

水入口溫度：

，水進口壓力0.6 MPa；
水出口溫度：

鍋爐給水量：

熱負荷:

煙氣出口溫度:

2. 熱管工質和管材的選擇
(1)工質的選擇。
管內溫度由式(3. 3. 3)和式(3.3.4)估算：

煙氣入口處：

煙氣出口處:

平均溫度：

由表3. 3. 1可知，選水作為熱管工質是合適的。
(2)管材選擇。
由表3. 3. 3,應選銅作為管殼材料，但為了節(jié)省成本，便于加工,本設計采用經過處理的碳鋼管作為管材,該種碳鋼-水熱管已經過壽命試驗，性能穩(wěn)定。
3.結構形式和擴展表面的選擇
(1) 結構形式:熱管立式放置，加熱段深入水平煙道中，冷卻段采用套管式結構，水在套管中間流動。
(2) 煙氣側釆用翅片管，水側采用光管,選定尺寸見表3. 6. 3。
表3. 6.3設計實例的選定尺寸

基管外徑	基管內徑	翅片外徑	翅片高度	翅片厚度	翅片間距	翅片比
38	32	68	15	1	5	8. 1

4.加熱段和冷卻段長度比的選擇
由表 3.6.1,選取

；取

，則
經濟長度比:

在煙氣入口處：

,小于水熱管的允許溫度

。
在煙氣出口處：

，無露點腐蝕風險，故無需進行安全長度比的計算，選取經濟長度比是安全的。
5.煙氣流速和迎風面積
(1) 選擇煙氣迎風面質量流速：

(2) 煙氣側的迎風面積和第一排熱管的傳熱面積。

迎風面積：

選取迎風面寬度為1.26 m,然后選取加熱段長度

,冷卻段長度L₂=0.5 m, 總長度:L =

₊L₂=2.0 m(未含絕熱段長度)，長度比:

實取迎風面積:

實取迎面質量流速：

選取橫向管間距

第1排熱管數(shù)目

第一排傳熱面積

6.估算和結構形式
(1)傳熱系數(shù)

的選擇。
由表3.6.2,考慮一定的污垢熱阻，取

(2)計算對數(shù)平均溫差。
煙氣：

對于純逆流換熱：

(3) 估算傳熱面積

選取安全系數(shù)1.4,所需傳熱面積為

(4) 管子根數(shù)及排數(shù)
熱管總數(shù)：

縱向管排數(shù):

,實取

；
實取熱管數(shù)目：

；
實取傳熱面積：

；
每支熱管傳熱量:

。

(5) 換熱器結構形式
在水平煙道中，熱管加熱段立式放置；熱管冷卻段釆用套管式結構，如圖3.6. 1所示。水在套管和熱管的夾層中流動，套管外徑為63. 5 mm,內徑為58. 5 mm每 —橫排16支管為一組，形成1個管程。套管上部有上聯(lián) 箱管，為該管程的出水管口，套管下部有下聯(lián)箱管，為進水管口。上下聯(lián)箱管的直徑為76x3mm。
由圖3. 6. 1可看出，每一橫排16支管組成一組，由上、下聯(lián)箱管和套管組成水流通道，被加熱的水由下聯(lián) 箱進入，由上聯(lián)箱流出，再由斜管引入下一組的下聯(lián)箱。
(1)中點溫度及物性
煙氣側：

水側：

煙氣和水的物性值見表3. 6. 4。
表3. 6 4 煙氣和水的物性值

介質	溫度/	密度 /	導熱系數(shù)人 /	比熱% /	動力黏度	普朗特數(shù)Pr
煙氣	349.3	0. 571	0. 052 7	1. 137	30	0. 645
水	75	975	0. 671	4. 191	381	2. 38

(2) 煙氣側管外換熱系數(shù)的計算:

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