余热锅炉换热器的课程设计说明书Word格式.docx
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换热器的选用也是根据生产任务,计算所需的传热面积,选择合适的换热器。
由于参与换热流体特性的不同,换热设备结构特点的差异,因此为了适应生产工艺的实际需要,设计或选用换热器时需要考虑多方面的因素,进行一系列的选择,并通过比较才能设计或选用出经济上合理和技术上可行的换热器。
2设计参数
给定量:
(1)额定饱和蒸汽量0.5t/h
(2)额定饱和蒸汽压力0.5MPa
(3)给水温度20℃
(4)排污率2%
(5)烟气的体积流量11500m³
/h
(6)排烟温度180℃
(7)烟气温度500℃
(8)管长4.9m
采用阳泉无烟煤WMar=5.0%Aar=19.0%Car=68.9%Har=2.9%Oar=2.4%Nar=1.0%Sar=0.8%发热量Q.p=26400kJ/kg空干水分Mad=1.0%干燥无灰基挥发物Vdaf=9.0%灰熔点=1400℃
3设计方案
3.1平均温差(温压)的计算
∆T=(∆tmax-∆tmin)/ln(∆tmax/∆tmin)K(3.1)
逆流最大温差:
∆tmax=t₁'
-t2'
'
K(3.2)
逆流最小温差:
∆tmin=t1'
-t2'
K(3.3)
以上式中:
t₁'
:
烟气温度,℃;
t1'
排烟温度,℃;
t2'
水的进口温度,℃;
t2'
:
出口温度,由p=0.6MPa查参考文献[1]附录9,℃
3.2换热量的计算
热测烟气换热量:
Q₁=C₁·
∆t₁·
M₁KJ/s(3.4)
冷测水换热量:
Q2=1000D[(Ish.s-If.w)+Pb.w(Is.w-If.w)]/3600KJ/s(3.5)
换热器换热量:
Q=(Q₁+Q2)/2KJ/s(3.6)
烟气质量流量:
M₁=(V₁·
ρ₁)/3600KJ/s(3.7)
换热效率:
η=(Q2/Q1)*100%(3.8)
C₁:
热测烟气比热容,按热侧平均温度(t₁'
+t1'
/2查参考文献【1】附录6,KJ/(kg.K);
C2:
冷侧水比热容,按冷侧平均温度(t2'
+t2'
)/2查参考文献【1】附录9,KJ/(kg.K);
ρ₁:
烟气密度,按热侧平均温度查参考文献【1】附录6,kg/m³
;
V₁:
烟气体积流量,m³
/h;
Ish.s:
饱和蒸汽焓,由Tsh.s=159℃,p=0.6MPa查参考文献【2】附表2,kJ/kg;
Is.w:
饱和水焓,按p=0.6MPa查参考文献【2】附表2,kJ/kg;
If.w:
给水焓,按给水温度tf.w=20℃查参考文献【2】附表1,kJ/kg;
D:
蒸发量,t/h;
Pb.w:
排污率,%;
3.3流通截面积计算
烟道流通截面积:
A1=V₁/3600/u㎡(3.9)
管子流通截面积:
A2=M2/W/ρ2㎡(3.10)
换热器换热面积:
F=1000Q/∆T/K㎡(3.11)
u:
烟气流速,参考文献【3】354页(7-13m/s)取定,m/s;
M2:
水的质量流量,M2=D*1000/3600,kg/s;
W:
水的流速,参考文献【3】354页(不小于0.3m/s)取定,m/s;
ρ2:
水的密度,按冷侧平均温度查参考文献【1】附录9,kg/m³
K:
传热系数,取定[范围:
10—100W/(㎡.k)],W/(M²
.k);
3.4换热管的设计计算
横向管距s1=dw*2~3m(3.12)
纵向管距S2=2Rm(3.13)
管数n=4*M2/ρ2/3.14/dn/W
热管长度L=F/3.14/dw/nm(3.14)
管长l"
=l'
-3.14R+Rm(3.15)
管程Np=L/l'
(3.16)
总传热管数Nz=2Np(3.17)
烟道宽度a=l"
+2*cm(3.18)
烟道深度b=S1+2*cm(3.19)
烟道截面积F1=abm²
(3.20)
dw:
管子外径,由参考文献【4】187页表格2取定,m;
dn:
管子内径,由参考文献【4】187页表格2取定,m;
取定管厚3m;
4计算汇总表
表4换热器主要结构尺寸和计算结果
名称
符号
单位
公式及计算
结果
工作压力
P
MPa
给定条件
0.5
蒸发量
D
t/h
烟气温度
℃
500
排烟温度
取定(小于200℃)
180
冷侧进口温度
20
冷侧出口温度
由p=0.6MPa查参考文献[1]附录9
159
热测温差
∆t₁
K
∆t₁=t₁'
-t1'
320
冷测温差
∆t2
∆t2=t2'
139
逆流最大温差
∆tmax
341
逆流最小温差
∆tmin
160
温压
∆T
∆T=(∆tmax-∆tmin)/ln(∆tmax/∆tmin)
239
热测烟气比热容
C₁
KJ/(kg.K)
查参考文献【1】附录6
1.134
冷侧水比热容
C2
查参考文献【1】附录9
4.175
烟气密度
ρ₁
kg/m³
0.457
水的密度
ρ2
965.682
烟气体积流量
V₁
m³
11500
烟气质量流量
M₁
kg/s
M₁=(V₁·
ρ₁)/3600
1.460
水的质量流量
M2
M2=D*1000/3600
0.139
饱和蒸汽焓
Ish.s
kJ/kg
查参考文献【2】附表2
2756.660
饱和水焓
Is.w
670.670
给水焓
If.w
查参考文献【2】附表1
83.800
排污率
Pb.w
%
2
热测换热量
Q₁
KJ/s
Q₁=C₁·
529.754
冷测换热量
Q2
Q2=1000D[(Ish.s-If.w)+Pb.w(Is.w-If.w)]/3600
372.861
换热器换热量
Q
Q=(Q₁+Q2)/2
451.308
换热效率
η
η=(Q2/Q1)*100%
70.4
换热器换热面积
F
㎡
F=1000Q/∆T/K
23.58
传热系数
W/(M²
.k)
取定[范围:
10—100W/(㎡.k)]
80.0
烟气流速
u
m/s
参考文献【3】354页取定
8.0
水的流速
W
0.3
烟道流通截面积
A1
A1=V₁/3600/u
0.40
管子流通截面积
A2
A2=M2/W/ρ2
0.00048
管子外径
dw
m
参考文献【4】187页表格2
0.024
管子内径
dn
0.018
弯曲半径
R
0.040
横向管距
S1
s1=dw*2~3
0.048
纵向管距
S2
S2=2R
0.080
管数
n
n=4*M2/ρ2/3.14/dn/dn/W
1.9
管数取整
热管长度
L
L=F/3.14/dw/n
156.481
管长
l'
取值
4.900
l"
-3.14R+R
4.814
管程
Np
Np=L/l'
31.9
管程取整
Np'
取整数
32
总传热管数
Nz
2Np'
64
外侧管距墙体距离
c
烟道宽度
a
a=l"
+2*c
4.894
烟道深度
b
b=S1+2*c
0.128
烟道截面积
F1
m²
F1=ab
0.63
烟道截面积校核
F2
A1+2*dw*l"
换热面积校核
S
s=3.14*Nz*dw*l'
23.63
换热系数校核
k
W/(m²
Q/s/∆T*1000
79.8
5结论
本次课程设计,按任务书的要求,从确定余热锅炉换热器的基本结构开始,到换热器的设计参数计算,直到最后的汇总,计算方法符合要求;
在进行计算时,计算误差均小于2%的要求。
计算结果、总体设计符合任务书的要求,完成了《余热利用——换热器设计》的任务。
6体会
为期两周的余热锅炉换热器的课程设计,使我获益匪浅。
首先这种综合性和实际性较强的设计学习,是理论联系实际的桥梁,是使我体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
通过课程设计,要求我能综合运用本课程和以前学习课程的基本
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- 余热 锅炉 换热器 课程设计 说明书