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摘 要

翅片管换热器是一种高效换热设备，作用就是将排出烟气的热量换出。为了实现节约资源节约能源的目的，烟气余热回收利用装置正在大范围普及，翅片管换热器在烟气余热利用装置中可以发挥巨大作用。

翅片管换热器的种类众多。管内与管外对换热器性能的影响因素不同。本课题选用百叶窗式翅片，其中翅片厚度、节距、高度对换热器的影响更为明显。光管排列选用等边三角形叉排排列。设计出的翅片管换热器的翅片数量有71片。光管总根数为741根。总换热面积264.18m³，总换热系数为20.6857kg/(m²·h)。

对此种换热器的材料选择，节能及防腐，经济性等方面进行分析。并展望此种叶窗式翅片换热器更为细致的结构计算方式。

关键词：烟气余热回收 翅片管 百叶窗翅片

Design of High Temperature Internal and External Fin Heat Exchanger for Flue Gas Waste Heat Utilization System ABSTRACT

Finned tube heat exchanger is a kind of high-efficiency heat exchange equipment, whose function is to exchange the heat of exhaust gas.In order to achieve the purpose of saving resources and energy, the flue gas waste heat recovery and utilization device is widely popularized, and the finned tube heat exchanger can play a huge role in the flue gas waste heat utilization device.

There are many types of finned tube heat exchangers. The factors that affect the performance of the heat exchanger inside and outside the tube are different.This subject selects louvered fins, of which the influence of fin thickness, pitch and height on heat exchanger is more obvious.The arrangement of the light pipe is selected to be an equilateral triangle fork arrangement.The finned tube heat exchanger has 71 fins. The total number of light pipes is 741. The total heat transfer area is 264.18m³, and the total heat transfer coefficient is 20.6857kg / (m² · h).

Analyze the material selection, energy saving, anti-corrosion and economy of this heat exchanger. And look forward to the more detailed structure calculation method of this cascade fin heat exchanger.

Key words:Flue gas waste heat recovery Finned tube Blind fins

符号表

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

符号表 III

目 录 VI

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外进展 1

1.2.1 国内研究进展 2

1.2.2 国外研究进展 3

1.3 本课题研究的目的 3

1.4 本课题研究思路 4

1.5 本章小结 4

第二章 换热器中翅片的设计 5

2.1 翅片换热器的类型 5

2.2 翅片换热器的影响因素 6

2.3 翅片对计算的影响 6

2.4 光管排列对计算的影响 7

第三章 含翅片换热器的设计计算 9

3.1 翅片换热器的设计计算 9

3.1.1 设计参数 9

3.1.2 确定烟气放热量 9

3.1.3 确定水出口温度及对数平均温差 10

3.1.4 翅片换热器结构参数 10

3.1.5 迎风面及迎风面管排数 11

3.2 数值模拟计算 12

3.3 设计结果 15

第四章 经济分析 17

4.1 材料选择 17

4.2 节能及防腐综合评价 18

4.3 经济性分析 18

4.4 本章小结 19

第五章 结论与展望 21

5.1 研究结论 21

5.2 研究展望 21

参考文献 22

致 谢 26

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

进入21世纪，我国的国力快速发展，经济发展使得我们国家对于能源的需求也在不断提高。在能源总量无法提升的情况下，节约能源是当前国家发展过程中必须注意的问题，而提高能源的利用效率是最有效的节能手段。在工业方面，烟气余热利用是较为可行且技术成熟的节能手段。工业中使用的燃气锅炉产生低温烟气，这种烟气会读环境造成污染，而且直接排放也是对烟气中包含的热量的一种浪费[1][2]。回收这部分热能，并利用这些热能加热生活用水或者加热锅炉中的补给水，这些利用方式对于进行节能减排具有重大的意义[3]。换热器就是交换这些热能的设备。换热器有许多种类，在各种换热器中，翅片管换热器在工业应用领域作用比较大。这种换热器的传热性能较好，同时在耐温、耐热冲击及耐腐蚀方面有着不错的表现。翅片管换热器还具有结构简单，便于清理，压降较低等特点[4]。本课题研究翅片换热器的设计，这种换热器在烟气余热利用方面有较好的发展前景，同时对于节能减排有较大帮助。

1.2 国内外进展

换热器的种类繁多，广泛应用于烟气余热回收装置，其中列管式换热器和重力式热管式换热器在烟气余热回收过程中能起到更大的作用。列管式换热器[5]的主要部分是翅片管束，翅片管拥有耐高温，结构简单等优点，同时，也具有传热系数低、占地面积大等缺点。而且工业锅炉产生的烟气中往往富含酸性氧化物，这些烟气在接近锅炉出口时还有较高的温度，出口段暴露在空气中，空气的温度比烟气温度低很多，所以接近出口段的烟气温度逐渐下降，慢慢达到了酸性物质的露点。烟气从出口段被排出时接触管壁的部分会凝结露珠，对管壁造成腐蚀，从而是换热器的换热部分受损，降低换热性能。重力式热管换热器[6]由热管束组成，这种换热器内部的热管数量较多，对材料的使用量大，同时结构较为复杂，对工艺的要求也比较高，所以这种换热器的造价也比其他换热器要高一些。各种换热器均有其优缺点，下面就国内外研究进展做进一步分析。

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