喷流套管换热器的设计计算.pdf

一7 2 1 9 9 4年 第 2期 王一77 喷 流 换 热 器 的 设 计 计 算 重庆 大学冶金 系 梁 小平伍 成波 丁 KI 7乙 【摘要l喷流换 热 器是一种新型 高教换 热 器，本文建立 了喷流换 热器的设 计计 算数 学模型，编制 了实用计算程序。利用该程序不仅可进行喷流换热器 的 一 般 设 计，还 可据 此 进行换 热 器 的 优化 设 计。1 前 盲【关键词，堕堕塑垫墨 堡 盟 众 所周 知，采用回收烟 气余热来预热 燃 烧 用空气(或煤气)是一项非常 有效而可 靠 的节能措施，已经得到普遍应用并取得显 著 效 果。作为回收烟气余热的装置 换热器 的正 确设计是这种节能措施充分 发挥其效 能 的重要保 证。在 目前形式 众多的换热器 中，喷 流换 热器 以其 显著优异 的性能被公认 为是 一种新型高效 的余热回收装置 喷 流换热器 运用 特殊 的结 构使 冷流体 以 较 高的速度 喷射 到换 热表面，因较大 的冲击 作用而 产生 紊流 流动，使粘性流体边界层具 有素流性质，大 大减 薄 丁边 界层厚度，从而 极 高地增加 了气流与 表面的传 热系数，同时 也使 表面温 度降低；据文 献 报 道，喷 流 换热器 的综 合传 热 系数可 高 达 5 0(o m 以上，：而一般的换热器仅为 1 0 2 5 m 其器壁 与预热温度 间的温差小于2 0 0，而 一般 的要超过 3 5 0 以上；这样 使得 采 用 一般耐热钢作材质的换热器能 够将空气预热 到6 0 0 以上，其 寿命仍可 达到 3 5年。这 种优异的性能为喷流换热器的应 用和发展创 造 了良好 的条件。由于喷 流换 热器 结构参数的影 响因素很 多，而各种 因素 又相 互影 响和 制约，所 以在 换 热器 的设计计 算过程 中不 可避免地要进行 邮镛 6 3 O O“，西J l I，重庆 多次重 复计算，以调整各参 数之间 的关 系I 再加上其中一些参数(如烟气的物性参数)随温度而变化，也使 得计 算过程复杂化 了。然而，通过建立 喷流 换热 器设计计算数 学模 型，利用计算机进行 换热 器 的设计 计算，不 仅能极大地 提高设 计计算 的速度 和精度，而 且 为换热器 的优化设 计提 供 了条件。因此，建立喷流换热器设计计算 的数学 模型是很有 必 要 的 2 喷流臻 热器设计 计算 数学模型 2 1计算公式 为 了给换热器的设计 计算 提供输入参数 即空气量、烟气量及烟气 成份，数模 中首先 进行 了燃料燃烧计算，相 关的计算公式在此 略。在换热 器 中，随着换 热器 的进行，空气 及烟气 温度均沿换热器长度而不断变化，由 此 导致气体的物性参数，传热 系数 等亦随 长 度而 变化 对 此问题在数模 中采 用 了分段计 算的办法进行处理，即沿换热器 长度方 向将 换热器均分为I t 1 段，认为 同一段 内具有均匀 参 数，不 同段 间因温度不同其 参 数 各 不相 同。a 烟气侧辐射传热系数ax (t-l m)，()4 (啬)】维普资讯 四 川 冶 金Me t a l l u r g y o f Si c hu a n 一 7 3 一 其 中 C。：4 8 8 e E，B 4 1 8 6 8 J,m。h-“+e (1一e t 1)4 1 8 6 8 J m。h ：=e E c o 2+阻H z O e C O 2 p。_ 1 4 9 1 8+0-3 9 8 c +(0 0 5 30 i 2 3 9 ccO。o l2 。)(g j i O O)+(0 0 0 3 5 0 4+o 0 0 0 9 4 4 6c”。)(t g J l 0 0)l 2 H 2。：ex4 0 5 7 0 8 一 2 0 1 6 H-02。2 4 8 一(0 0 0 3 8+0 05 1 3 3cH。-u,2 j (I g 1 0 0)p=1+(5 o+5 3 J l 4 c )2】pHo 2。7 。x CH-o2。Co o 2：Pc o2 f CH2 o=PH2 O-?一 s e 式 中 T T i 段的烟气 及换热面的 温 度；d 、d 喷流 外管 及烟 气通道的 直径 P c o2、P H 2 o 烟 气 中 C O 2 及 Hz 0 的 分 压。b 烟气侧对流传 热系数 a (i：1 m)N =0 0 2 3 R0 P CI R 1 0 0 0 0 或N 0 1 1 6(R 一 一1 2 5)。1+_】x()“2 2 0 0 R i 1 5 0 c o,m )，壁面 温度较低(t 7 if 0 )，综 台传 热系数 K 与 烟 气侧 的传热系数 a 相近，特别是在烟 气 出口端，由于烟 气温 度的降低使烟 气侧 传 热 系 数降 低，从而使综 台传热系数降低(K为 3 5 m 左右)，这使 喷流 换热 器的优 越性不 能得到很好 的发挥，因此对喷流 换热 器进行 强化换热时应将 注意力集 中在烟 气侧，努力 提高烟气侧 的传热系 数 a 。如在 喷 流管外 侧加翅片，强化烟气 侧的对流传 热，烟气侧 也采用 喷流方式 的所谓双侧喷流 换热 器等I 4 4 4 4 一 维普资讯 四 川 冶 金Me t a l l u r g y o f Si c h u a n 按 鸺 哑 m l 图 3(a)二 级 喷流 烟气流速也 影响烟气侧 的传热 系数a。，对本 文的条件，作者经过反复的试算，认为烟气 流速取 11 =0 5 1 2 m s 较为合适。4结束语 利 用本文建立的喷流换热器设计计算数 学模型不仅可进行换热器 的一般设计，还可 据 此进 行喷流换热器 的优化设计。一Z Z c n R 1 6 4 3 2 3 96 接热量高由H(图 3(b)三级喷流 参 考 文 蕾 1 张光 耀等 种用喷斑 抉 热罂 回收 烟气 余热，靶京科 大 内部 费辩t 1 9 8 7 2 加热炉控制算珐高索锐译北京精盘 工业 出版 杜 1 9 8 5 3 A A茹卡乌斯卡斯著按热嚣内的对斑恃热科学 出暇社t 1 9 8 8 4 辐射抉热器的唛瘴研究 冶金融曩 迕 1 9 8 5 5)5 吴建 国等 喷流套 昔 内的 阻办损 失 中骨 金属学 会 第兰 届热能 热工舍 证 费辩，I 9 8 3 简 讯 建立现代企业制度，实行国际化经营与竞争，至关重要的是要树立企业家现代经营管理 新观念从科技运用、产品创新、企业 规模、培植名牌及企业文化诸方面，磨 炼出独有的企 业家 气质和胆 魄，正确 指导 经营 决策，以取得 竞争 的优 势。据江 苏省盐城 市郊区人 民政府邹 凤蛉供稿 称世 界知名企 业家的八 大现代经营观 为：矢 志称强称霸、大胆风 险经营，确立利益 循 环、常鸣危机四伏、树立支付意识、勇于 自我淘汰，致力 公益经营、面 向全球赚钱 J 一 。、维普资讯