设计要求：设计一台利用铜精炼反射炉（燃重油）的烟气余热助燃空气的烟道式光管钢管换热器，设计条件如下： 批量抓鸡1)如换热器的平均烟气标况流速:
3)如换热器的空气标况流量：=1.53
4)如换热器的空气温度：20℃
5)出换热器的空气温度：
6)地下水平烟道的断面尺寸：W*H=1392mm*1700mm
7)烟气成分（V/V，%）
O
成分
（V/V）
% 5.85 6.70 3.70 4.65 79.10
换热器结构初步确定
.流道安排、流动方式及行程确定
烟道式换热器一般不设金属外壳，空气在管内流动而烟气在管外流动；由于换热器设置在水平烟道内，烟气与空气设计成正交逆流流动；受烟道高1700mm的限制。空气每个行程的换热管有效长度初步设定为1600mm，换热器设计成1——2n行程，即烟气为一行程，空气为2n行程。
.换热器规格
选用5.3mm 60⨯φmm 热轧无缝管，规格满足GB8162-87、GB8163-87要求。
考虑清灰方便，管按正方形排列，并取管中心距
12.0060.022S S 21=⨯===d （m ）
。 取空气在管内的标况流速s m c 10=ω，管内径m d i 053.0=，其流通界面积200022.0m f =。
一个行程空气侧需要流通界面积为：
153.01053.1===
c c V f ω（2m ） 一个行程需换热管根数700022
.0153.0N 0===f f （根）。烟道断面宽度m 392.1B =，则在其宽度上排列的换热管列数为：
1012.006.03392.131=⨯-=-=
S d B m （列） 顺烟气流向排列M 排，则710
70===
M m n （排）。一个行程管的排列见图4-13。
二.换热器的热计算
在换热器热计算中，假定换热器无换热损失、两流体在换热器中无流量损失、无变相、比热容不变、仅有显热变化。
（1）有效换热量Q
所谓有效换热量是指空气从C 20︒被加热到C 400︒从烟气所吸收的热量。由于相应温度下空气的比热容分别为()C m c i c ︒⋅=3.J 1302和
()
C m J ︒⋅=3c.o 1356c ，则有效换热量为： ()i c i c o c o c c t t c t ....V Q -=
）（）
（W 79000013022013564003.51=⨯-⨯⨯=
烟气出口温度确定
根据热平衡方程，在换热器内空气的吸热等于烟气的放热。首先假定烟气出口温度C t o h ︒=330.，其质量热容()C m J ︒⋅=3h.o 1398c ，对应烟气入口温度为C t i h ︒=600.比热容()C m J ︒⋅=3h.i 1447c ，按热平衡求出: )
(7.3291398
94.C c V Q t c V t o h o h i h i c i h o c ︒=⨯-⨯⨯=-=
由于与原先假定的出口温度C t h ︒=3300.相差小于0.1%，故可确定烟气出口温度为C t h ︒=3300.。
流气对热平均温差M t .1∆
逆流对流体在换热器入口和出口的温差分别为：
)(C t t t t t t i c o h i o c i h i ︒︒=-=-=∆=-=-=∆）
（ 则流体对数平均温差为：
）C In t t In t t t i i M ︒=-=∆∆∆-∆=∆(2513102003102000
0.1 查图4-7，正交逆流时的温差补正系数94.0=∆t ε，则对数平均温差为： )(23625194.0'
.1.1C t t M t m ︒∆=⨯=∆=∆ε 管内空气侧传热系数c α
空气在管内的标况流速：
镁钙砖)(94.90022
.07053.10s m Nf V w c c =⨯== 空气平均温度：
hxi
())(210)C t t t o c i c m c ︒=+=+=
空气在管内流动的雷诺数：
() 273210110396.1053.094.91R ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯=+=
生产圆珠笔
-n m c o c i o c t v d w e β
41059.2⨯=
由于雷诺数大于4101⨯，可知空气在管内属湍流状态，其传热系数可按公式（4-18A ）计算。当d L =053
.06.1=30时，查第三章有关表得05.1=L k 。设管壁平均温度C t m w ︒=330.，则
5.0..'273273⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛++=m w m c t t t k 895
.0330273210273.50=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=
对于直管，系数R k 及D k 为1，代入数值后得：
()()
C m k k k k t d w d
R t m c i c
c ︒⋅=⨯⨯⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯=+=223.02.08.0'1.2.08.0W 0.44895.005.12732101053.094.963.313.63βα
管外烟气测传热系数c α
烟气对流传热系数
管为正方形排列的管在垂直烟气流向断面换热管长度L=1.6m ，管在最窄截面积为：
)(096.06
.1)06.012.0()(21m L d S f n =⨯-=-=带灯放大镜
管最窄截面处烟气流速为：
h w =)(25.2096
.0)110(94.1)1(V s m f m n h =⨯-=- 烟气平均温度：）。C t m h ︒=+=(465)330600(2
1.
对正方排列的管的当量直径为：
)
(116.06.106.012.06.1)06.012.0(2)211m L d S L d S d c =+-⨯-⨯=+--=（ 烟气流动的e R 数为：
涤纶编织物浸水性能试验()1040027346511022.1116.025.21R =⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯=+⋅=---n m h o
h c o h c t v d w e β
由于烟气雷诺数4310R 10<<e ，烟气对管的对流传热系数可按公式（4-21B ）计算，当=d 2S 26.002.10=时，查第三章有关图表得03.1=H c 、2.90=ψ、009.1'=P k 、99.02'=O H k ，烟气垂直流过管0.14=k ，带入数值后得烟气对流对流传热系数：
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