基于热管技术的工业余热回收系统设计毕业论文
2022-01-09 07:01
论文总字数：15295字
摘 要
热管是一种高效的传热元件，主要有换热效率高，等温性好，热流密度可变等优点，因此广泛应用于各行业各领域。但是单根热管的传热能力有限，于是结合多根热管，在此基础上对热管表面进行翅化，增大二次传热面，热管两段被中间隔板隔开，冷热流体由此在各自的通道流动，构成了热管换热器。
本课题根据任务书设计一台热管式换热器。课题是来源于工业生产的实际应用性项目，具有极高的实用价值。
通过设计计算发现，热段长度3m，冷段长度1.15m，绝热段长度0.1m，光管外径32.5mm的热管外加翅片高度10mm,翅片厚度1.4mm，翅片间距4mm的翅片符合设计要求。
关键词：热管 余热回收 换热器 设计
Design of industrial waste heat recovery system based on heat pipe technology
Abstract
Heat Pipe is an efficient heat transfer element,which has the advantages of high heat transfer efficiency,good isothermal property,variable heat flow density.Therefore ,it is used in all kinds of fields .However,the heat transfer capacity of a single heat pipe is limited,so combined with multiple heat pipes,on this basis,the surface of the heat pipe is winged to increase the secondary heat transfer surface.The two sections of the heat pipe are separated by the middle partition plate,so the cold and hot fluid flow in their respective channels,forming a heat pipe heat exchanger.
This project designs a heat pipe heat exchanger according to the given assignment.The subject is from the practical application of industrial production projects,with a high practical value.
Through design and caculation ,it is found that the length of hot section is 3m, the length of cold section is 1.15m and outer diameter of smooth tube is 32.5mm.Length of insulation section is 0.1m.The fins with a fin height of 10mm,a fin thickness of 1.4mm and a fin spacing of 4mm meet the design requirements.
Key Words: Heat Pipe;Waste Heat Recovery;The Heat Pipe Heat Exchanger
符号表
、 | 烟气、空气定性温度 | |
、 | 烟气、空气定性温度下的定压比热 | |
、 | 烟气、空气定性温度下的密度 | |
、 | 烟气、空气定性温度下的导热系数 | |
、 | 烟气、空气定性温度下的动力粘度 | |
、 | 烟气、空气定性温度下的普朗特数 | |
、 | 烟气进、出口温度 | |
、 | 空气进、出口温度 | |
空气理论获得热量 | ||
０℃时的空气密度 | ||
空气实际获得热量 | ||
烟气实际放热量 | ||
烟气理论放热量 | ||
烟气流量 | ||
０℃时的烟气密度 | ||
对数平均温差 | ||
风速 | ||
、 | 烟气侧、空气侧迎风面积 | |
、、 | 热管热段、冷段、绝热段长度 | |
、 | 烟气侧、空气侧迎风面宽度 | |
、 | 管子横向、纵向中心距 | |
管排数 | ||
实际风速 | ||
热管外径 | ||
翅片高度 | ||
翅片厚度 | ||
每米长热管翅片数 | ||
管束最小流通截面积 | ||
流体最大质量流速 | ||
雷诺数 | ||
传热系数 | ||
光管部分的外表面传热系数 | ||
翅片的导热系数 | ||
翅片效率 | ||
每米长热管翅片表面积 | ||
每米长热管翅片间表面积 | ||
每米长热管管外总表面积 | ||
中径传热面积 | ||
内径传热面积 | ||
管外有效换热系数 | ||
管壁热阻 | ||
热管内部蒸发与冷凝传热系数 | ||
污垢热阻 | ||
总传热系数 | ||
加热段总传热面积 | ||
所需热管根数 | ||
换热器纵深排数 | ||
换热器净自由容积 | ||
容积当量直径 | ||
摩擦系数（能量耗散系数） | ||
平均管壁温度 | ||
管壁温度下的动力粘度 | ||
通过换热器的压降 | ||
末排壁温温度下的密度 | ||
末排温度下的导热系数 | ||
末排温度下的动力粘度 | ||
末排温度下的普朗特数 | ||
热导 |
目 录
摘 要 I
Abstract II
符号表 III
第一章 绪 论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内研究现状 1
1.2.1 热管方面研究 1
1.2.2 余热回收系统方面研究 2
1.2.3 基于热管技术的余热回收 3
1.3 国外研究现状 4
1.4 课题的主要研究内容 4
1.5 本课题的研究思路 4
第二章 热管及热管换热器 5
2.1 热管 5
2.1.1 热管工作原理 5
2.1.2 热管工作特性 6
2.1.3 热管的传热极限 6
2.2 热管换热器 6
2.2.1 气-气式热管换热器 7
2.2.2 热管换热器的应用 7
第三章 热管换热器设计计算 8
3.1 热管换热器设计工艺参数 8
3.2 主要计算步骤 8
3.3 热管换热器工艺设计计算 8
3.3.1 传热量的计算 8
3.3.2 烟气流量及对数平均温差 10
3.3.3 迎风面积及迎风面管排数 10
3.3.4 总传热系数 11
3.3.5 加热段总传热面积 16
3.3.6 所需热管根数 16
3.3.7 纵深排数 16
3.3.8 通过过热管换热器的压力降 16
3.3.9 末排热管壁温校核 18
第四章 热管结构设计 22
4.1 选择换热器类型 22
4.2 热管管壳材料和工质的选择 22
4.3 吸滤芯材料选择 23
4.4 热管排列方式 23
4.5 中孔板与弹簧 24
4.6 保温层 24
4.7 换热器腐蚀与积灰 25
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