论文总字数：15175字

摘 要

能源是我们人类社会生存与发展的物质基础。随着全球人口的爆炸式增长和全球经济的高速发展，能源消费也持续增加。世界面临着巨大的能源挑战，工业领域的节能减排显得尤为重要。

本文根据所给的空气和烟气进出口温度、空气流量等，用常规算法设计了一台热管式预热器，并对其中主要的构件进行了相关校核，主要内容和结论如下：

本文设计的热管式预热器由17排315根热管组成，管子排列采用等边三角形排列，选用水作为管内工质，采用顺流布置方式。空气流量15000Nm³/h，烟气流量13320Nm³/h，换热量达到635kw，并使得20℃空气温度升高到130℃，300℃烟气温度降低到180℃。

本文针对热管式预热器的特点，校核了热管的工作强度，校核结果证明设计是合理的。

关键词：热管式预热器 热管 设计

The design of heat pipe heat exchanger

Abstract

Energy is the material foundation of our survival and development of human society. With the explosive growth of the world's population and the rapid development of global economy, energy consumption is also increasing. World's energy issue faces enormous challenges, so in the field of industry, energy conservation and emissions reduction is particularly important.

In this paper, according to the temperatures of air, exhaust gas and the rate of air flow, a heat pipe heat exchanger was designed by using the conventional method, and some checks have been made to check the main related structure. The main conclusions are as follows:

In this paper the heat pipe heat exchanger has 17rows of 315heat pipes. The arrangement of the pipes is a pattern of equilateral triangle. Water is chosen as the working fluid in the heat pipes. Are arranged in the fluid disposed in the downstream. The rate of air flow is 15000Nm³/h and the exhaust gas is 13320Nm³/h. The heat exchanger can transfer heat in 616kw that makes the air temperature rise from 20 ℃ to 130 ℃, the exhaust gas temperature fall from 300 ℃ to 180 ℃.

According to the characteristics of heat pipe heat exchanger, the stress of pipe under the working pressure were checked, the results prove that the strength of the pipes are reasonable.

Keywords: Heat pipe heat exchanger;Heat pipe; Design

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 热管式换热器的前景分析 1

1.2热管式换热器 1

1.3热管与热管空气预热器 2

1.3.1 热管简介 2

1.3.2 热管的工作原理 2

1.3.3 热管的基本特性 2

1.3.4 热管空气预热器的结构形式 3

1.3.5 热管空气预热器的主要特点 4

1.4 热管空气预热器的余热回收技术 4

1.4.1 烟气余热回收预热技术 4

1.4.2 双预热技术 4

1.4.3 自身预热技术 5

1.5 小结 5

1.6 研究手段及解决问题 5

第二章 热力计算 7

2.1 原始参数 7

2.1.1 基本参数 7

2.1.2 热管参数 7

2.2 计算传热量 8

2.2.1 空气侧定性温度及参数 8

2.2.2 空气收热量 8

2.2.3 热管中传至空气侧的热量 8

2.2.4 烟气侧传出的热量 8

2.3 烟气侧出口温度及对数平均温差 8

2.3.1 烟气侧定性温度及参数 8

2.3.2烟气量 9

2.3.3 对数平均温差 9

2.4 确定迎风面积及迎风面管排数 9

2.4.1 烟气侧迎风面积与空气侧迎风面积 9

2.4.2 迎风面宽度、迎风面管字数B 9

2.4.3实际迎风面积，实际标准迎风面风速 10

2.4.4热管总长度 10

2.5 总传热系数 10

2.5.1 管束最小流通截面积 10

2.5.2 流体最大质量流速 11

2.5.3 11

2.5.4 流体换热系数 11

2.5.5 翅片效率 12

2.5.6 每米长热管管外总表面积 12

2.5.7 求管外有效换热系数 12

2.5.8 污垢热阻及管壁热阻 13

2.5.9 总传热系数 13

2.6 加热侧总传热面积 13

2.7 所需热管数 14

2.8 换热器纵深排数 14

2.9 求通过热管换热器的压力降 14

2.9.1 换热器的净自由容积 14

2.9.2 容积当量直径 14

2.9.3 14

2.9.4 摩擦系数 14

2.9.5 平均管壁温度 15

2.9.6 壁温下的流体黏度 15

2.9.7 通过换热器的压降 15

2.10求热管的迎风面第一排的管内流体温度 15

2.10.1 物性参数 16

2.10.2 16

2.10.3 流体换热系数 16

2.10.4翅片效率 16

2.10.5 管外有效换热系数 17

2.10.6污垢热阻及管壁热阻 17

2.10.7 总传热系数 17

2.10.8 热管的第一排的管内流体温度 18

2.11蒸发段热管的最后一排管壁温度 18

2.11.1物性参数 18

2.11.2 18

2.11.3 流体换热系数 18

2.11.4翅片效率 19

2.11.5 管外有效换热系数 19

2.11.6污垢热阻及管壁热阻 19

2.11.7 总传热系数 19

2.11.8 蒸发段热管最后一排管壁温度 19

2.12强度校核 20

第三章 结构计算 21

3.1 热管元件的基本选择 21

3.1.1 热管型式 21

3.1.2 热管的几何尺寸 21

3.2 换热器的基本结构 21

总结 23

参考文献 24

附录 26

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