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摘 要

世界经济发展迅速，人类对于能源的需求越来越大，但大多数国家的能源利用效率低，造成世界能源储备危机。以设计一台高效及结构简单的换热器出发，我们可以了解到换热器在降低能耗等方面的作用。

本课题依据多个设计标准，采用传热温差法，通过研究设计出了一台锅炉烟气回收热管式空气预热器，以满足工业余热回收需求。所设计空气预热器参数：烟气流量5000Nm³/h，空气流量3500Nm³/h；壳体长度2.5m，宽度0.75m，高度2.5m；换热器管子260根，横向排数为7排，沿气流方向排数为40排，换热面积达到555m²，可将20℃冷空气预热至240℃回供锅炉使用，大大提高了锅炉的能源利用率，减少了烟气污染环境。最后根据所得研究结果，绘制热管换热器的结构图纸，以供简单换热器设计参考。

关键词：热管式空气预热器 换热器设计 余热回收 热管技术

Design of 3500Nm3 / h heat pipe heat exchanger

Abstract

The world economy is developing rapidly, and mankind's demand for energy is increasing, but the energy efficiency of most countries is low, causing a crisis in the world's energy reserves. Starting from designing an efficient and simple structure heat exchanger, we can understand the role of the heat exchanger in reducing energy consumption.

This subject is based on multiple design standards, using the heat transfer temperature difference method, and designed a boiler flue gas recovery heat pipe type air preheater through research to meet the industrial waste heat recovery needs.Parameters of the designed air preheater: flue gas flow 5000Nm³/h, air flow 3500Nm³/h; shell length 2.5m, width 0.75m, height 2.5m; 260 heat exchanger tubes, 7 horizontal rows, along the number of rows in the direction of the air flow is 40, and the heat exchange area reaches 555m². The 20℃ cold air can be preheated to 240℃ for the boiler to use, which greatly improves the energy efficiency of the boiler and reduces the pollution of flue gas.Finally, according to the obtained research results, draw the structural drawings of the heat pipe heat exchanger for reference of simple heat exchanger design.

Key Words: Heat pipe air preheater;Heat exchanger design; Waste heat recovery; Heat pipe technology

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT ……………………………………………………………………II

目录 ………………………………………………………………………………Ⅲ

第一章 绪论………………………………………………………………………1

1.1 研究背景……………………………………………………………………1

1.2 换热器分类…………………………………………………………………1

1.3 换热器的发展………………………………………………………………3

1.4 换热器的设计方法…………………………………………………………4

第二章 空预器设计参数………………………………………………………5

2.1 设计准备……………………………………………………………………5

2.1 工质原始参数………………………………………………………………5

第三章 空预器设计计算………………………………………………………6

3.1 计算传热量…………………………………………………………………6

3.2 冷空气出口温度及对数平均温差…………………………………………7

3.3 迎风面积及迎风面管排数…………………………………………………8

3.4 总传热系数 ………………………………………………………………10

3.5 加热侧总传热面积及管子数 ……………………………………………18

3.6 通过热管换热器的压力降 ………………………………………………19

3.7 第一排热管温度 …………………………………………………………22

第四章 空预器结构设计 ……………………………………………………26

4.1 壳体设计 …………………………………………………………………26

4.2 管板设计 …………………………………………………………………27

4.3 冷风进出口设计 …………………………………………………………28

结论 ……………………………………………………………………………29

参考文献…………………………………………………………………………30

致谢………………………………………………………………………………32

第一章 绪论

• 1. 研究背景

任何国家和地区的发展都需要能源，能源的开采和使用现状可以直接地影响国家和地区的发展和提高人民的经济生活水平。余热回收是一项较为合理的技术，可以较好地使用能源，并且提高能源的利用效率。在其它设备工作中，换热器正是余热回收技术的关键。若使用热交换器对锅炉排烟进行余热回收，就可大大提高能源利用效率，并减少排烟污染。因此提高余热回收技术亟不可待^[1]。

目前研究发现热管具有高导热性、高传热效率等优点，可用于余热回收装置的传热元件。使用热管式换热器渐渐竞争掉一般的管壳式换热器，能有效地使冷空气升高温度进入锅炉的炉膛内，与此同时排烟的温度降低了，以而锅炉热效率变大，能源消耗减少，减少运行成本。近几年，在工业工程实际应用的发展中，热管换热器表现出高效、紧凑、实用的特性，在工程余热回收利用方面发挥了良好作用^[1]。因此，通过研究设计出高效的热管式换热器，对于当前的能源紧张形势是很有实际意义的。

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