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摘 要

近年来，随着我国经济飞速发展，人民的生活水平也在提高。能源是经济发展的前提，GDP的增长俨然使我国成为世界第一的能耗大国。目前，能源的需求还在持续增长中，而能源的日趋紧张已然成为我们要面临的一个严峻的问题。冶金烧结带冷机由于排烟含尘高、温度高，热量浪费较大，炉体热效率较低，一般烧结带冷机出口烟气温度大约在350℃左右，烧结带冷机热效率很低，为了节约能源，实现余热生产锅炉用给水，提高系统的热效率，我设计了一个高含尘烟气螺旋翅片管式冷却器。

首先，我通过一些论文及资料了解了近年来螺旋管式冷却器的研究现状。结合所要设计的翅片管式冷却器，运用调查法、分析法，依照给定的工艺参数进行了传热计算与阻力计算。为了使传热性能达到最佳，管束采取正三角形排列，参照工艺要求，选取翅片规格等等，从而设计出冷却器。之后再绘制冷却器的剖视图以及外壳、上下接口、翅片等的零件图，合计6张A1图纸。

关键词：能源 热效率 冷却器 设计

Design of spiral finned tube cooler with high dust flue gas

Abstract

In recent years, with the rapid development of China's economy, the people's living standards are improving.Energy is the prerequisite for economic development, the growth of GDP makes China become the world's largest energy consuming country.At present, the demand for energy is still growing, and energy increasingly tense has become a severe problem which we have to face. In metallurgical sintering and cooling machinethe,due to high smoke dust, high temperature and heat waste is large, furnace thermal efficiency is low.Generally, sintering machine with the export of flue gas temperature about 350 ℃, sintering with cold machine thermal efficiency is very low, in order to Saving energy, to achieve waste heat production boiler with water supply, improve the thermal efficiency of the system, I designed a high dust flue gas spiral finned tube cooler.

First of all, I learned through some papers and information in recent years, spiral tube cooler research status. Combined with the tube cooler I want to design, using the survey method, analysis method, according to a given process parameters for heat transfer calculation and resistance calculation. In order to achieve the best heat transfer performance, the tube bundle is arranged in a triangular shape, with reference to the process requirements, selecting the fin size, etc., to design a cooler. And then draw the cooler section and the shell, the upper and lower interfaces, fins and other parts of the map, a total of six A1 drawings.

Key words:energy;thermal efficiency;cooler;design

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2换热器简介 1

1.2.1换热器 1

1.2.2管壳式换热器介绍及设计 2

1.2.3翅片管换热器 3

1.3国内外研究成果综述 3

1.3.1烧结工艺 3

1.3.2余热生产锅炉用给水 4

1.3.3翅片管换热器的研究 5

1.3.4概括 5

1.4本课题采用的研究手段 6

第二章 高含尘螺旋翅片管式冷却器的设计计算 7

2.1设计内容及要求 7

2.2工艺参数 7

2.3翅片管基本选择 7

2.4计算传热量Q 9

2.5水出口温度及对数平均温差 10

2.6确定迎风面积及迎风面管排数B 11

2.6.1 迎风面积 11

2.6.2迎风面宽度E 11

2.7传热计算与阻力计算 12

2.7.1求总传热系数 12

2.7.2求加热侧总传热面积 15

2.7.3求换热器纵深排数m 15

2.7.4求通过翅片管换热器的压力降P 15

2.7.5求第一排管子的工作温度 16

2.8强度校核 17

第三章 总结 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 绪论

1.1课题背景

随着现代人对于能源的需求日益增加，能源短缺已成为现在饱受关注的问题，为响应节能环保的号召，开发新能源与提高能源利用率已被提上日程。现在很多行业已经在研究并利用余热回收来提高系统生产的热效率。例如，唐钢一炼铁厂的烧结机利用高温废气来代替常温空气，提高点火温度，从而提高出矿率，此项措施不但提高了成品的冷却效果、延长了皮带使用周期，而且还大大改善了工人的工作环境，降低了工人的工作强度，具有深刻的社会历史意义^[1]。

为达到节能减排的目的，国内外很多专家致力于研究一种方法来利用这些余热，其中较为关键的一点就是烧结带冷机中进行余热生产锅炉用给水。在烧结工序中，钢铁中的废气利用回收占主要的一部分，在我国，宝钢、合钢、济钢、马钢、莱钢等等都对烧结工艺进行了改进，对部分废气进行回收与利用，达到了节能的目的。而在管式换热器的设计中，如何提高效率，强化换热性能是换热器研究的主要内容，这就需要我们引入余热生产锅炉用给水的技术。20世纪80年代初，美国和日本的教授先后提出并研究翅片管冷凝器。近年来，翅片管在生产化工中应用广泛。

1.2换热器简介

1.2.1换热器

换热器是用于在固体物体和流体之间或两种或更多种流体之间传递热量的装置。 流体可以被固体壁分离以防止混合，或者可以直接接触。换热器广泛应用于空间采暖，制冷，空调，电站，化工厂，石油化工厂，炼油厂，天然气加工和污水处理。换热器的典型例子在内燃机中发现，其中被称为发动机冷却剂，他的的循环流体流过散热器线圈，空气流过线圈，其冷却冷却剂并加热进入的空气。 另一个例子是散热器，他是将电子或机械装置产生的热量传递到流体介质（通常是空气或液体冷却剂）的被动热交换器。

1.2.2管壳式换热器介绍及设计

管壳式换热器由一系列套管组成。这些管子的外部必须含有加热或冷却的流体，第二种流体在被加热或冷却的管道上运行，使得它可以提供热量或吸收所需的热量。一组管被称为管束，并且可以由几种类型的管组成：平面，纵向翅片等。管壳式换热器通常用于高压环境下（压力大于30Pa，温度更大比260℃），这是由于管壳式换热器形状坚固。

在设计外壳和管式换热器时，必须考虑几个热设计特性:在外壳和管式设计上有许多不同的变化。通常情况下，每根管子的末端都通过管子的孔洞连接到增压室(有时被称为水箱)。管子可能是直的和弯成U形，这种U形的被称为U形管。

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