热管热力学计算书(2)

2019-01-27 21:03

Ac?Afc?Acr?0.528m2

管外有效给热系数

hfe侧:

热侧:hh?hhhf?Ahr??f?Afh?feA?32.14W/?m2?K? h冷侧:hChC??Cf?ACrf?Afc?fe?A?32.51W/?m2?K?

c壁热阻rw和污垢热阻

ry

rhr??y?w?k?w0.00035?0.000057m2?moC2?/oyWC/W热侧:

ykw0.03045,其中

?y??f?0.0015mk?2y?4.926?10W/?m?k?;

冷侧可忽略不计。

r?ww?金属管壁热阻:

kw

kh/?m?k?cw?48W,kw?57W/?m?k?;

?wrkh?0.000057m2?oC/Wrw??w?0.000057m2?oCww?0.000063,rkcww?0.000053/W

求总传热系数

UH

Ah2i???di?lh?0.06m,ACi???di?lC?0.058m2;

Ah???d2CWW?lh?0.076m,AW???dW?lC?0.074m2

Ah?0.276m2;AC?0.528m2

hh?hcHPHP?5810W/(m2??C)

1?1hhAhrhAh1Ah1AhcAhcAhAhh?rwh?y?h????r?r由Uhhcwcy?HhfeAwAhHPAihHPAciAwAchcfeAc

其中:只有第一项与最后一项对实际设计起关键作用,其他均不属于同一数量级。 得:

UH?16.16W/?m?K?

rw?hAH(5)求理论加热侧总传热面积

标准换热量取Q=(302.3+284.43)/2=293.4KW;

hAH?Q?358m2

UH??tm(6)所需热管数n

hAHN??1297根

Ah(7)实际采用数量n0 工程换热效率取0.8得到

N0?N?1622根 0.8根据纵深排布关系1312错排; 得到实际用量为:1625支 (8)换热器纵深排数m m?1625?65 即:13支管与12支管各65排;

13?12(9)具体纵深方向排放关系:13121312????1312; (10)求通过热管换热器的压力降 换热器的净自由容积NFV

热侧:NFVh?0.866SL?ST??16.68?10?4m3/m冷侧:NFVC?0.866SL?ST??15.8?10?4m3/m?2d20??2(df2?d20)?f?Nf

?2d20??2(df2?d20)?f?Nf

求容积当量直径D;

4NFVh 热侧:D??24.2?10?3m2;

AhheV4NFVC 冷侧:D??11.96?10?3m2;

ACCeV3)求

'Ref

热侧:Re?h1efhhDeV?Gmax?hfCCDeV?Gmax?9.7?106

冷侧:Re?C1ef?Cf?8.8?106

4)求摩擦系数f f?1.92?Rehh1?0.145ef?0.145??0.1 ?0.19

1 fC?1.92?ReCef?平均管壁温度tm

h热侧:tw?thf?Q?173℃;

hh?A?NfehQ?76℃; Chfe?Ah?NC冷侧:tw?tCf?求壁温下的流体动力黏度?w

h热侧:?w?23.27?10?6kg/?m?s? c冷侧:?w?20.6?10?6kg/?m?s?

求通过换热器的压降?p

hfh??Gmax?L??h??f热侧:?P???h?hh?2?g?DeV??f???w?2CfC??Gmax?L??C?f 冷侧:?P???C??C2?g?DeV??Cf?w2?0.14h?DeV??SL???????S?T??ST?0.40.40.6?157.3Pa

0.6?????0.14C?DeV??SL???????S?T??ST??1000Pa

(11)结论

在压力允许条件下:选择热管数量为1625支; 列数为:13、12的正三角叉排;

纵深排数:13列为65排、12列为65排; 纵深方向长度约L=7000mm; 实际还要有6个左右的支撑管;

热管几何尺寸

①基管:φ25×3 20# GB3087 ②翅片: 12.5×1.2、12.5×1 Q195-BF GB700 ③翅片高:热侧12.5mm 冷侧12.5mm ④螺距:热侧15mm 冷侧 8mm 排布关系

①迎风面积:热侧0.778m2 冷侧热侧0.75m2 ②横向节距:0.062m ③纵深节距:0.054m ④纵深排布关系: 13 (12) 管板厚度确定 ①开孔数量:813个; ②开孔间距:30mm;

③开孔尺寸:三角形排布D=62mm; ④开孔焊接总周长:8.17m; ⑤极限使用温度:t=600℃;

N1???t?AS根据: A???C

??得:

N?S??t??C

计算:钢板厚度δ取15mm(已经考虑腐蚀裕量1.5mm)

工作原理 特点

本空气预热器采用高级无效热管作为传热换热元件,具有体积小,换热效率高,资金回收期短,寿命长等无法比拟的特色。 无机高效热管表现在:

啟動迅速、傳熱速度快:自元件一端加熱,數秒鐘就可將熱量傳遞到另一端。

熱阻小、均溫性好:無機高效熱管主要是通過腔體內部的無機介質來實現傳熱過程,傳熱能力遠高於金屬材料,沿無機高效熱管軸向溫差趨於零,從而使無機高效熱管的表面溫度趨於一致。

導熱係數高:當量導熱係數為6.8MW/m.℃,是純銀的3.2萬倍。 傳熱能力大:軸向熱流密度27.2MW / m2,徑向熱流密度15.8kW / m2

適用溫度範圍廣:介質適用溫度範圍-30~1100℃,具備批量生產的元件壁溫範圍-30~350℃。

工作壓力低:工作時無機高效熱管內腔壓力低,不會發生高溫爆管。

相容性好:無機高效熱管介質自身能夠有效抑制氫、氧的產生,與常用金屬材料不發生化學反應。

使用壽命長:無機高效熱管介質自身消降速率持續11萬小時,可使無機高效熱管長期穩定運行。經大量實踐證明,無機高效熱管介質與多種金屬如銅、鋁、碳鋼和不銹鋼及非金屬具有良好的相容性,不產生不凝性氣體,使用壽命長。 设备运行原理

空气掠过翅片型热管管束,高温烟气也连续的流过热管管束,在热管的吸热段与放热段进行热量的交换。

其主要传热原理实质是无机高效热管的工作原理的放大。无机高效热管技术简介:热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件,它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业,自从被引入散热器制造行业,使得人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式,采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机,同样可以得到满意效果,使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决,开辟了散热行业新天地。


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