论文总字数：10430字

摘 要

各种工业锅炉从烟气中带走了大量余热，多数工业锅炉排烟温度偏高。如能降低排烟温度50~100℃，则每年可节约1000万吨标准煤，本课题就是通过采用空预器以预热空气来提高热效率从而达到节能效果。

本课题首先对工业用锅炉进行了大致介绍，引出了工业锅炉烟气余热存在浪费的问题，接着介绍了热管换热器飞分类及热管的原理等相关内容，最后在给定的设计条件之下进行了具体的热管换热器的设计和计算，对于结果进行大致分析，不难发现通过使用热管空气预热器既可以得到相当高效的热能回收率，又能令热烟气的温度大幅降低从而最终基本完成了减少烟气排烟热损失的任务。

关键词：热管 热管空气预热器器 余热回收

Abstract

Nowadays there are too much extra heat existing in the smoke discharged by industrial boilers, most of industrial boilers have a higher smoke-discharged temperature. If we could lower the smoke-discharged temperature by 500~100℃, then we could save more than 10 millions ton of coal every year. This thesis will introduce us how to improve the heat efficiency and save more energy by using the heat pipe air preheater.

First of all, this project introduces some related information of industrial boilers, then leading us to the problem about there is extra heat existing in the smoke, and also gives some information about heat pipe exchanger and heat pipe, finally we run the calculation and design about heat pipe exchanger based on the given conditions. It can be easily seen that we can not only get a high efficiency , also can lower the temperature of hot smoke by using the heat pipe air preheater.

Key words: Heat pipe Heat pipe air preheater. Heat recovery

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 蒸汽锅炉 1

1.2.1简介 1

1.2.2 分类 1

1.3 蒸汽锅炉烟气余热回收装置 2

1.4 换热器 3

1.4.1 热管空气预热器 3

1.4.2 水热煤空气预热器 5

1.5 热管 5

1.5.1 概述 5

1.5.2 分类 5

1.5.3 工作原理 6

1.5.4 热管特点 6

1.5.5 前景 6

第二章 热管换热器设计方案 8

2.1设计理论 8

第三章 热管换热器设计计算说明书 12

3.1设计条件： 12

3.2设计计算 12

3.2.1 计算传热量Q 12

3.2.2 冷气流出温度和对数平均温差Δtm 13

3.2.3 确定迎风面积Aex及迎风面管排数B 13

3.2.4 确定总传热系数U_H 14

3.2.5 确定加热侧总传热面积 16

3.2.6 确定所需热管数n 16

3.2.7 确定换热器纵深排数m 16

3.2.8确定通过热管换热器的压力降 16

3.3 技术总结 17

第四章 总结 18

参考文献 19

第一章 绪论

1.1 引言

各种工业锅炉、窑炉化工反应炉加热炉等从烟气中带走了大量余热，多数工业排烟温度偏高，据调查，排烟温度高于200℃的占一半以上，有的高达600℃，有的至高达1000℃。我国仅工业锅炉就有20万台，每年耗用2亿吨标准煤。如能降低排烟温度500~100℃，则每年可节约1000万吨标准煤，价值5亿元左右^[1]。近年来，能源问题日益突出，节能已成为世界性的重大问题，有效地回收余热是节能中不可或缺的重要环节，而本课题就是通过采用空预器以预热空气来提高热效率从而达到节能效果。

1.2 蒸汽锅炉

1.2.1简介

蒸汽锅炉指的是把水加热到一定参数并生产高温蒸汽的工业锅炉，水在锅筒中受热变成蒸汽，火在炉膛中发出热量，就是蒸汽锅炉的原理。蒸汽锅炉属于特种设备，该锅炉的设计、加工、制造、安装及使用都必须接受技术监督部门的监管，用户只有取得锅炉使用证，才能使用蒸汽锅炉。

1.2.2 分类

蒸汽锅炉按照燃料（电、油、气）可以分为电蒸汽锅炉、燃油蒸汽锅炉、燃气蒸汽锅炉三种；按照构造可以分为立式蒸汽锅炉（如图1-1）、卧式蒸汽锅炉（如图1-2），中小型蒸汽锅炉多为单、双回程的立式结构，大型蒸汽锅炉多为三回程的卧式结构。

图1-1 立式锅炉

图1-2 卧式锅炉

1.3 蒸汽锅炉烟气余热回收装置

为减少排烟热损失，仍可采取适当的技术措施予以降低，如在锅炉排烟管道上加装“烟气余热回收器”（如图1-3）。所谓“烟气余热回收器”就是以温度远低于排烟温度的锅炉给水吸收烟气中的热量，其作用与通常的省煤器基本相同，但又与省煤器有不同的特点，它不增加或较少增加烟气阻力。因此，它可以设计成独立单元体成为锅炉尾部的一个受热面，可与燃煤、燃油、燃气锅炉配套生产和使用，使锅炉排烟温度降到200℃以下^[2]。在保证锅炉安全可靠运行的前提下，可大幅度降低排烟温度，锅炉尾部烟气余热得以有效回收利用，锅炉热效率将提高4～5％^[3]。

图1-3

目前较常见的先进的空气预热器为热管空气预热器和水热煤空气预热器。本课题将采用热管换热器来提高锅炉烟气余热的利用能力。

1.4 换热器

1.4.1 热管空气预热器

热管的超导热性以及等温性使它成为航空航天技术中控制温度的理想工具，热管换热器由于具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，也广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械、电子等行业中^[4]。热管空气预热器是利用热管技术,制造的利用热烟气余热加热冷空气的换热设备。其工作原理热管换热器是一种利用高温流体余热加热低温流体的换热设备。换热器中热管一般由管壳和内部工作液体组成。热管受热侧吸收高温流体热量，通过热管壁传给管内工质，工质吸热后沸腾和蒸发，转变为蒸汽。蒸汽在压差作用下上升至放热侧，受管外低温流体的冷却，蒸汽冷凝并向外放出汽化潜热，低温流体获得热量，冷凝液靠重力回到受热侧。如此周而复始，高温流体热量便传给低温液体，加热低温流体。但是，在预热器使用过程中不凝汽的积聚是不可避免的问题，常常会引起露点腐蚀，有时即使在正常的排烟温度下，在烟气出口侧最后几排热管也存在低温露点腐蚀，根据传热学知道，烟气侧壁温主要与冷，热流体的温度，传热系数及换热面积有关，它与热流体的温度，换热系数，面积及冷流体的温度成正比，而与冷流体的传热系数和面积成反比。当冷热侧传热系数和换热面积基本一定的情况下，在冷流体温度较低时，烟气侧壁温就有可能在露点温度以下，而发生露点腐蚀。而解决露点腐蚀问题需要合理的控制排烟温度；对空气风道进行旁路设计，当烟气温度较低或环境温度较低时，可将部分换热后空气混合捣冷空气中，以提高空气的入口温度^[5]。

热管换热器与一般换热器相比具有许多优点：传热效率高，特别对气—气换热器来说，由于冷热两侧气体都可以在管外流动，因此两侧都可以在热管外加装翅片增大换热面积，此外还易于把换热器设计成逆流、叉排等形式，以尽量提高换热器的效率；压力损失小，因为是管外流动，因此器内流阻小，压力损失小，可降低风机的功率消耗；工作可靠，没有运动部分，因而没有附加的功率消耗；结构紧凑；没有掺混污染，可用中间隔板将两种流体有效地隔开；尺寸变化范围大，可变换流体流动方向，使用方便；维护费少，没有易损件，密封简单可靠，容易清洗。热管换热器具有传热效率高、压力损失小、工作可靠、结构紧凑、没有掺混污染、有利于控制露点腐蚀等优点^[6]。 工业排气的温度往往高达上百度，将热管换热器用于工业排气的余热回收中，可回收余热，使之加热空气作为助燃空气使用或作为烘房的热源；可以加热水，用作锅炉给水，或使水产生蒸汽供其他方面使用；也可以加热排气本身，避免腐蚀排烟设备^[7]。

请支付后下载全文，论文总字数：10430字