干燥系统用换热器的热工设计计算方法和算例.pdfVIP

第十三届全国干燥会议论文集 干燥系统用换热器的热工设计计算方法与算例 刘登瀛 中国科学院工程热物理研究所 摘要本文介绍了一组适用于干燥系统常见的热风炉换热器和蒸汽换热器热工设计 的工程计算方法及其算例，可供相关技术人员试用与参考。 关键词干燥系统热风炉换热器 热工设计计算方法 ·_■_‘■··■。’‘ 翮吞 本文是作者在国内某著名干燥企业讲课的讲稿。考虑到此类问题有一定普遍性，现整理 出来，供国内干燥行业的相关技术人员参考与，讨论，以期日臻完善与更加实用。 一、换热器的分类， 换热器是用来在两种或多种具有不同温度的流体之间传递热量的设备． 换热器的分类方法主要有： 1．按传热方式分类 · 间接接触型 包括：直接传热型：蓄热器：流化床；热管。 ● 直接接触型 包括：互不相溶流体接触：气一液接触；液一蒸汽接触。 2．按流体数目分类 ● 两流体 ● 三流体 ● N流体(N3) 3．按表面紧凑性分类 ● 紧凑型(表面积密度700d／m3) ● 非紧凑型(表面积密度700m：／m3) 4．按传热机理分类- 两侧单相流体对流 一侧为单相流体，另一侧为两相流体对流 两侧均为两相流体对流 对流及辐射组合传热 5．按结构分类 ● 管型 包括：套管式；管壳式(带折流板或折流棒)；螺旋管式． ● 板型 包括：平板式；螺旋板式；层板式；板圈式。 ● 带有扩展表面型 包括：扳肋：管肋(外肋、内肋与管束)． ● 蓄热型 包括：旋转型(圆盘与鼓简)：固定芯子型． 第十三届全国干燥会议论文集 6．按流动方式分类 ● 单流程 包括：逆流式；顺流式；叉流式；对分流式；分流式。 ● 多流程 包括： 带扩展表面式(叉流一逆流式、叉流一顺流式、复合式)； 管柬式(顺流一逆流式、对分流式、分流式)； 板式(N个平行板多流程)。 由上述介绍可知，换热器种类繁多，其热工设计计算方法也各不相同。从事换热器设计 与研发的技术人员，常用数值模拟与计算机辅助设计；而从事干燥系统设计与配置的技术入 员，则希望有一套简便实用的工程计算方法。但目前相关书籍介绍的方法尚不够完整，或不 便使用。本文即主要介绍干燥系统常用的蒸汽翅片管换热器与热风炉列管换热器的工程热工 设计计算方法。 二、干燥用热风炉与换热器的基本型式 热风干燥系统的常用热源有： 1．热风炉 间接加热热风炉由燃烧室与换热器两部分组成。常用燃料有燃煤、燃气、燃油、生物质 燃料与固体废弃物等。直接加热热风炉以燃烧室排放的烟气为干燥介质，没有换热器。 2．蒸汽换热器 其基本型式与前述换热器的分类相同。目前应用较多的是铜或铝翅片管换热器以及各类 热管换热器。 3．太阳能空气集热器 包括平板集热器、真空玻璃管集热器以及热管式太阳能集热器等。 4．热泵 常作为辅助热源与太阳能等组成联合供热与除湿系统． 三、换热器热工设计的基本方法 1．热工设计的目的 换热器的热工计算分为两类t ● 设计计算 根据换热量的要求和冷、热流体的进出口参数，计算换热器所需要的换热面积，为设计 和选配换热器提供依据。 · 校核计算 对已知换热面积和换热方式的换热器，计算其在不同工况下所能提供的换热量，以检验 其能否满足热负荷的要求。 2．热工设计的基本方法 · 换热器的基本传热方程 q=UA△TI (1) 式中 q为换热器