热管空气预热器 设计说明书
班级： 姓名： 学号：
热能 0801 李佳
04
目录
热管空气预热器设计任务书· ·······················2 热管空气预热器热力计算· ·························3 热管空气预热器结构设计计算· ·····················10
MPa
查附录 7，工作温度 221℃
2.42
10
工作最 107 大压力
MPa
,安全
序 号
项目
符号
基管外
1
径
do
管壁厚
2
度
翅片外
3
一
径
、
热
翅片高
管4
度
元
件
翅片厚
的5
度
基
本
翅片间
选6
距
择
横向管
7 子中心
距
纵向管 8 子中心
距
热侧迎 9 风速度
冷侧迎 10 风速度
热侧迎 11 风面积
二
、 换
12
冷侧迎 风面积
每米热管长的翅片数 nf=
。
热管换热器管子排列形式为等边三角形排列， 如图，横向管子中 心距 ST=0.081m；SL=ST=0.081m。
2
其热力设计计算和结构设计计算如下：
序 号
项目
符号
烟气进 1 口温度
t1h
烟气出 2 口温度
t2h
烟气定 3 性温度
tfh
热力计算
单位
计算公式
℃
给出
℃
给出
℃
一 、
10.9 24.1 × 1-60 3.55 × 1-20
查附录 4， 149℃的空气
0.683
6502
34.94
31.95 216.6
9
第一排 94 管子工
作温度
末排排
管子热 95 侧传热
量
末排管
96 子传热
面积
末排热
管热侧 97 烟气粘
度
末排热
管烟气 98 侧导热
系数
十 、
99
热侧普 朗特数
末
末排热
热 器
13
迎风面 宽度
E
基 本
14
第一排 热管数
B
结
加热段
构 15 长度
尺
寸
16
冷凝段 长度
中间隔 17 板厚度
预留安
18
装段
单位 mm mm mm
mm
mm mm mm
mm m/s m/s m2 m2 m
跟
m m mm mm
结构设计
计算公式 根据表 3-10 选取， 32 3 根据表 3-10 选取， 32 3
度
空气定 18 压比热
空气密
19
度
空气导 20 热系数
21 粘度
普朗特
22
数
对数平 23 均温差
tfc
℃
Cpc kJ/(kg·℃ )
c
kg/m 3
c
f W/(m ·℃ )
c f
kg/(m · s)
Prc
℃
标准迎 24 风速度
m/s
烟气侧
25 迎风面 Aexh
m2
积
空气侧
26 迎风面 Aexc
m2
三
积
热管换 81 热热侧
雷诺数
第一排
热管蒸 82 发段传
热系数
Q1h
kW
m2
h f1
kg/(m · s)
h f1
W/(m ·℃ )
Pr1h
W/(m 2·℃ )
（假设每排管子的传热量相等）
2427.5 × 1-60
查附录 5， 280℃的烟气
4.67 × 1-20
，取 14
84.5 1.009 0.986
-2
3.09× 10
-6
21.7× 10
0.691 145 2.6 0.85
0.85 0.8 1.06
14 1.1 2.52
2.02 0.88 0.47
4
热侧最 35 大质量 Gmaxh kg/(m 2·h)
流速
冷侧最
36 大质量 Gmaxc kg/(m 2·h)
10.9 23.7 × 1-60
查附录 5， 180℃的烟气 查附录 5， 180℃的烟气
3.83 × 1-20 0.68 8266
43.8
38.44
末排热
103 管热侧
℃
壁温
121.9
十 一
105
管壁材 料许用
应力
、 校
核
106
工作温 度下饱 和压力
p
MPa 查附录 8,20 号钢 GB8163，工作温度 280℃ 106.5
23.7 × 1-60 24.1 × 1-60
348
74 计算值
L
m
0.912
通过冷
75 侧的压
Pa
166
降
第一排
管子热 76 侧传热
量
第一排
77 管子传
热面积
第一排
九
热管热
、 第
78
侧烟气 粘度
一 排 热
管 的 工
作 温 度
79 80
第一排 热管烟 气侧导 热系数
第一排 热管热 侧普朗
特数 第一排
20 箱体宽
a
mm
度
换热器 21 总高度
H
mm
气体流
22 向深度
L
mm
换热器
23 箱体长
b
mm
度
1700
1277 1800 912 1074
12
1
热管空气预热器设计任务书
设计题目：热管空气预热器的设计 设计要求：烟气、空气为清洁气体，不含任何杂质，烟气成分按标准 烟气进行计算 设计参数：烟气进口温度 t1h = 280℃ ；
烟气出口温度 t2h = 180℃ ； 空气进口温度 t1c = 20℃ ； 烟气流量（标准状况） Gh=8000 Nm3/h ； 空气流量（标准状况） Gc=6400 Nm3/h;
烟气放 10 出热量
Qh
kW
热管传 11 出热量
冷空气
侧实际
12
活动热
量
空气流
物二
性、
参空
温 差
数气 及侧
对温
13 14 15
量 空气进 口温度 空气定 压比热
数升 平及 均热
16
空气出 口温度
Qc
kW
Qh(1-3%)=317 ×(1 -3%)
Qc’ kW
Qc(1-3%)=307 ×(1 -3%)
Gc
烟气标况下的密度 fh =1.295kg/m3；
空气标况下的密度 fc=1.293 kg/m3
选用水为热管工质，管壳材料为 20 号锅炉无缝钢管，翅片材料 为低碳钢，翅片与管壳连接方式为高频焊接。这种热管的参数为 :
光管外径 do=0.032m；热管内径 di=0.026m； 翅片高度 lf=0.015m；翅片厚度 f =0.0012m；翅片间距 sf=4mm ； 翅片节距 sf’= sf + f=5.2mm；
n’
根
6
136.1 175
换热器
61 纵深管 m
排
排数
七 、
管子总
62
根数
n
跟
换热器 63 的净自
由容积
NFV
m3/m
容积当 64 量直径
Devh
m
八 65 、
热侧雷 诺数
Ref’h
热
管 换 66 热
冷侧雷 诺数
Ref’c
器
的
压
力
热侧摩
降 67 擦系数
fh
冷侧摩 68 擦系数
fc
热侧平
69 均管壁
排 热
管换热 100 热侧雷
管
诺数
管
壁
温
末排热
度
101
管蒸发 段传热
系数
℃
Q13h
kW
m2
h f13
kg/(m · s)
h f13
W/(m ·℃ )
Pr13h
W/(m 2·℃ )
末排管 子有效 102 传热系
数
W/(m 2·℃ )
221.8
（假设每排管子的传热量相等）
24.4
查附录 5， 180℃的烟气
流速
热侧雷
37
诺数
Refh
冷侧雷
38
诺数
Refc
热侧流 39 体换热
系数
冷侧流 40 体换热
系数
W/(m 2·℃ ) W/(m 2·℃ )
热侧翅 41 片效率
热侧翅 42 片效率
热侧翅 43 片效率
W/(m 2·℃ )
热侧翅 44 片效率
W/(m 2·℃ )
每米长
热管翅
45 片表面
Af
m2
积
每米长
翅片间 46 管表面
系数
冷侧有 52 效换热
系数
Ahh
m2
Ahc
m2
hHP W/(m ·℃ )
W/(m 2·℃ )
W/(m 2·℃ )
热侧污 53 垢热阻
m 2·℃ / W
冷侧污 54 垢热阻
m 2·℃ / W
金属管 55 壁热阻
热侧中 56 径传热
面积 热侧内 57 径传热
面积