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摘 要

换热器的作用便是节能高效地利用能源，例如锅炉燃烧中将本来会造成污染的烟气中的热量通过换热器传递给工质，大大减少了煤粉的使用量。由于换热器的多种构造类型，设计过程中应当结合具体的工程环境，合理地选择换热器材料、焊接方式、布置方式和工质种类等。

本文中先对热管和换热器的特点、工作原理、分类和和国内外研究进展进行介绍。本课题选用气-气式热管换热器，对气-气式热管换热器进行较为详细的研究和介绍。再依据已有条件，对换热器进行工艺计算和结构设计与选型，其中主要包括确定烟气流量、对数平均温差、总传热系数、总传热面积、管排数、排列方式和材料选择等，从而得出一个合格的换热器模型。

此次热管换热器设计根据实际的工程情况，对工程中更好的节能高效利用能源起着重要作用。

关键词：热管 结构参数 热管换热器设计

Design of heat pipe heat exchanger

Abstract

The function of heat exchanger is to save energy and use energy efficiently. For example, the heat in the flue gas which would cause pollution is transferred to the working substance through the heat exchanger in the combustion of boiler, which greatly reduces the use of pulverized coal. Due to the various structure types of heat exchanger, the material, welding method, arrangement and working medium should be reasonably selected in the design process with the specific engineering environment..

In this paper, the characteristics, working principle, classification and research progress of heat pipe and heat exchanger are introduced. In this paper, the gas-gas heat pipe exchanger is selected to study and introduce the gas-gas heat pipe exchanger in detail. Then, according to the existing conditions, the process calculation, structural design and type selection of the heat exchanger are carried out, it mainly includes the determination of flue gas flow, Log mean temperature difference, total heat transfer coefficient, total heat transfer area, number of tubes, arrangement and material selection, so as to obtain a qualified heat exchanger model.

According to the actual engineering situation, the design of heat pipe heat exchanger plays an important role in saving energy and using energy efficiently.

Key Words:Heat Pipe; Structure parameters; Design of heat pipe heat exchanger

目 录

摘 要 I

ABSTRACE II

第一章 绪 论 1

1.1研究背景与研究意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2热管 3

1.2.1热管的工作原理 3

1.2.2热管的特点 3

1.2.3热管技术的应用 4

1.3热管换热器 4

1.4换热器国内研究进展 6

1.4.1换热器国外研究进展 6

1.4.2换热器国外研究进展 7

第二章 热管换热器工艺计算 8

2.1选择换热器类型 8

2.2热管的设计 8

2.3已知条件 8

2.4确定烟气流量 9

2.4.1确定烟气侧与空气侧参数 9

2.4.2空气侧实际获得热量 10

2.4.3烟气侧理论放热量 10

2.4.4烟气流量 10

2.4.5烟气流量V₁ 11

2.5确定对数平均温差 11

2.6确定迎风面积及迎风面管排数 11

2.6.1迎风面积 11

2.6.2确定迎风宽度 11

2.6.3两侧实际迎风面积 12

2.6.4两侧实际迎风速度 12

2.7确定总传热系数 12

2.7.1计算管束最小流通截面积 12

2.7.2计算最大质量流速 13

2.7.3计算雷诺准数 13

2.7.4计算立体换热系数 13

2.7.5计算翅片效率 14

2.7.6计算热管的翅片表面积 14

2.7.7计算翅片间表面积（每米） 14

2.7.8计算热管管外总表面积（每米） 15

2.7.9计算管外有效换热系数 15

2.7.10计算污垢热阻和管壁热阻 16

2.7.11计算总传热系数 16

2.8确定空气侧总传热面积 16

2.9确定热管数 17

2.10确定纵深排数 17

2.11确定热管换热器的压力降 17

2.11.1求换热器的净自由容积 17

2.11.2计算当量直径 17

2.11.3计算雷诺准数 18

2.11.4计算摩擦系数 18

2.11.5计算平均管壁温度 18

2.11.6计算管壁温度下的流体粘度 18

2.11.7计算通过热管换热器的压降 19

2.12核算蒸发段热管的最后一排管壁温度 19

2.12.1最后一排烟气温度 19

2.12.2最后一排的空气温度 19

2.12.3计算雷诺准数 20

2.12.4计算流体换热系数 20

2.12.5计算翅片效率 20

2.12.6计算管外有效换热系数 21

2.12.7计算总传热系数 21

2.12.8计算热导 22

2.122.12.9计算壁温 22

2.13符号表 22

2.14符号表 24

第三章 换热器设计与选型 26

3.1热管原件的选择 26

3.2热管的排列方式 26

3.3工质和管壳的选取 27

3.4热管型号的选择 28

3.5保温层的选择 28

第四章 结论与展望 30

参考文献 31

致谢 34

第一章 绪 论

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