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摘 要

本文首先对我国余热资源的整体状况和利用状况做了综述。详细介绍了余热资源的特点和余热资源在各个行业中的分布，阐述了我国余热资源利用的现状。接着分析了余热回收的意义以及对我国能源行业的影响，介绍了空气加热器的工作原理以及热力学分析计算。

本文的主体部分是以蒸汽为热源的空气加热器设计的热力计算、结构计算和强度校核。对加热器的设计，流体的流动采用逆流方式，换热元件用复合翅片管，由碳钢管和铝翅片复合而成。用铝翅片不仅减轻了整个设备的重量，而且能够大大提高换热面积和换热效率，从而降低设备的制造成本。由于采用320℃的过热蒸汽为热源，并且要求蒸汽变成冷凝水，所以必须考虑到蒸汽的相变。过热蒸汽变成液态水，首先变成饱和蒸汽，再由饱和蒸汽变成冷凝水。因此在设计时将整个设备分成过热段和冷凝段分别设计和计算。热源为2.5MPa的高压蒸汽，所以必须考虑到翅片管和集箱的强度，因此要对翅片管和集箱进行强度校核。

关键词：余热资源 空气加热器 翅片管

Design of 5 million kCal/h furnace air heater

Abstract

Firstly the overall status of waste heat resources in our country and utilization were reviewed in this paper. Distribution character and waste heat resources of waste heat resources in various industries have been introduced in detail, expounds the present situation of the utilization of waste heat resources in China. Then analyzes the significance of waste heat recovery and to China to source industry, introduces the working principle of air heater and thermodynamic analysis and calculation. 

The main part of this paper is calculated by steam air heater thermal heat source design, structure calculation and strength check. The design of the heater, the fluid flow by countercurrent flow, heat transfer element for composite fin tube, made of carbon steel and aluminum fin composite. With aluminum fin not only reduces the weight of the whole equipment. It can greatly improve the heat transfer area and heat transfer efficiency, thereby reducing the manufacturing cost of the equipment. Because of the superheated steam by 320℃ for heat, and steam into the condensed water, so must take into account the vapor phase transition. The superheated steam into liquid water, first became saturated steam, then the saturated steam into a condensate. Therefore, in the design of the whole equipment into superheated section and the condensation section were designed and calculated. The heat source for the high-pressure steam 2.5MPa, so must take into account the fin tube and header strength, so it is necessary to fin Sheet tube and header for strength check. 

Key Words：Waste heat resource Air heater Fin tube

目 录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 我国余热资源的特征和利用状况

1.1.1 余热资源的特征

1.1.2 利用状况

1.2 余热回收的意义

1.3 蒸汽空气预热器

1.3.1 工作原理

1.3.2 热力学分析

1.4 空气预热器的设计现状

1.5 结束语

第二章 热力计算及结构设计

2.1 设计要求

2.2 加热器设计中要考虑的问题

2.3 蒸汽加热空气-过热蒸汽段

2.3.1 原始参数

2.3.2 计算中间温度

2.3.3 空气的定性温度及相关参数

2.3.4 管子的选择及参数

2.3.5 确定迎风面面积及迎风面管排

2.3.6 求传热系数

2.3.7 所需翅片管数及排列

2.3.8 通过加热器的压力降

2.4 饱和蒸汽段

2.4.1 定性温度及相关参数

2.4.2 管子的选择及参数

2.4.3 求总传热系数

2.4.4 所需翅片管数及排列

2.4.5 通过加热器的压力降

2.5 空气加热器的结构设计

2.5.1 加热器本体结构设计

2.5.2 壳体结构设计

2.5.3 风口半径设计

2.5.4 施工图设计

第三章 设备的强度校核

3.1 流体输送管的强度校核^[30]

3.1.1 过热段管的强度校核

3.1.2 冷凝段管的强度校核

3.2 集箱的强度校核

3.2.1 过热段集箱的强度校核

3.2.2 冷凝段集箱的强度校核

第四章 总结

参考文献

致谢

第一章 绪论

国家经济可持续进行发展的基本是各类自然资源，各类自然资源也是我们人类生存的物质根本。展现人类文明标志的是人们开发和利用各类能源的程度。限能源的发展状况和被利用的程度限制我国人民的生活水平。因此可以说，能源的问题就是今天和明天我们所面对的最主要问题。确保各种资源的稳定开发，不管是昨天、今天还是明天都必定是每个国家和地区发展的重点^[1]。伴随着经济发展速度的加快，能源消耗量增大，能源利用方式也在不断改进和深化，但与此同时，能源的生产和消费的方式对环境的影响日益严峻。

现如今，资源的使用效率偏低、产生的经济利益较差、对生态造成的压力大是我们国家各类资源利用的重点现状。资源发展计策规划的重点内容就是节约资源、减少排放、降低能源消耗；化解决我国能源问题的最基本办法是提升资源的 整体利用效率，应该把它放在主要的位置^[2]。

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