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摘 要

热管是高效的传热元件，它是一种能快速将热能从一点传至另一点的装置，由热管元件组成的，利用热管原理实现热交换的换热器称之为热管换热器。本文介绍了热管换热器特点和应用，并且重点介绍了高温热管换热器的发展，介绍了高温热管热风炉与高温热管取热器的工业应用实例，并结合实际进行了一台高温热管换热器的设计计算。在讨论热管换热器的设计过程中，主要针对其热力计算、热管结构尺寸的选择，经济合理性等进行着重讨论，根据所计算数据设计了一个完整的高温热管换热器模型。

关键词：热管；高温；热管换热器；设计计算

ABSTRACT

Heat pipe is a highly efficient heat transfer components, it is a fast heat to spread from one point to another point of the device, consisting of the heat pipe components, the use of the principle of heat pipe heat exchanger for thermal exchange called the heat pipe heat exchanger. This paper introduces the heat pipe heat exchanger characteritics and application, and emphatically introduces the development of the high temperature heat pipe heat exchanger the high temperature heat pipe hot blast furnace with high temperature heat pipe heat exchanger in industrial application, and the design of a high temperature heat pipe heat exchanger with the actual. In the discussion of heat pipe heat exchanger in the design process, mainly for the thermal calculation, select the structure size of the heat pipe, the economic rationality are discussed, according to the calculated data to design a complete high temperature pipe heat exchanger model

.

Key words: Heat pipe; High temperature; heat pipe heat exchanger; Design calculation.

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT ………………………………………………………………………II

第一章 绪 论………………………………………………………………………1

1.1研究背景………………………………………………………………………1

1.2热管与热管换热器……………………………………………………………2

1.2.1热管的结构……………………………………………………………2

1.2.2热管换热器……………………………………………………………3

1.2.3高温热管换热器………………………………………………………3

第二章 热管换热器的发展及应用……………………………………………5

2.1热管换热器的发展……………………………………………………………5

2.2国内外热管换热器应用………………………………………………………5

第三章 高温热管换热器的工业应用…………… …………………………8

3.1十二醇硫酸钠喷雾干燥………………………………………………………8

3.2小氮肥余热回收中的应用……………………………………………………9

3.3高温热管换热器存在的问题…………………………………………………9

3.2结论…………………………………………………………………………10

第四章 热管换热器的热力计算……………………………………………11

4.1热管原件的基本选择………………………………………………………11

4.2计算烟气流量………………………………………………………………12

4.3确定对数平均温差…………………………………………………………14

4.4确定迎风面积及迎风面管排数……………………………………………14

4.5求总传热系数 15

4.6求加热侧总传热面积 19

4.7求所需热管数 19

4.8求换热器纵深排数 19

4.9求通过热管换热管的压力降 21

4.10求热管的第一排管子的工作温度 23

4.11求末排管子工作温度 26

4.12强度校核 27

结论 28

符号说明 29

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪 论

1.1研究背景

能源是发展国民经济的重要物质基础，是人类赖以生存的必要条件，能源的开发和利用程度直接影响着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的提高，余热回收是合理利用能源、节约能源、提高能源利用率等方面不可忽视的问题^[1]。

热管是一种具有高效传热性能的元件，它可利用很小的截面积远距离传输大量热量而无需外加动力^[2]。热管式换热器具有输热能力大、均温性能优良、传热方向可逆、热流密度可变、适应环境能力较强、阻力损失较小等优点，所以热管式换热器能较大限度的回收利用低品位余热^[3]。有些工业设备会产生较高温的废气，利用高温换热器的工作温度较高的条件，可利用高温换热器来转换废气。

1.2热管及热管换热器

1.2.1热管的结构

热管作为高效的传热元件,利用全封闭真空管内部工质的连续相变来完成热量的持续转移，自身并不产生热量。具有很高的导热性和良好的等温性。它是一种能快速将热能从一点传至另一点的装置，而且几乎没有热损耗，因此它被称作传热超导体，其导热系数为铜的数千倍^[4]。由于冷热两侧传热面积可以随意改变，可远距离传热，可控制温度，结构简单，制造成本低，易于推广。热管内蒸发段工质受热后将沸腾或蒸发，吸收外部热源热量，产生汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在一定压差的作用下，流到冷凝段，蒸汽遇到冷壁面和外部冷源，凝结成冷凝水，同时放出汽化潜热，并通过管壁传给外部冷源，冷凝液靠重力（或 吸液芯）回流到蒸发段再次蒸发，如此反复，实现对外部冷热两种介质热量的传递和交换。热管原理如图1所示：

图1-1 热管结构及工作原理示意图

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