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热管节能减排换热器设计与应用电子书

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作       者:方彬 编著

出  版  社:化学工业出版社

出版时间:2013-05-01

字       数:8.9万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 重工业

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本书主要讲述热管与热管换热器的工作原理、构造原理、基本理论、设计计算方法、设计计算的实例以及在工业热力设备节能减排中的应用 同时简要介绍了工业常用的重力式热管的加工制造过程。本书还着重讲述了各种锅炉、窑炉和化肥厂造气炉等的排烟余热回收节能减排热管及其热管换热器。本书可供高等院校热工类专业的本科生、研究生学习使用也可供从事传热、热工类节能减排的工程技术人员、管理人员学习使用。<br/>
目录展开

前言

第一章 热管的工作原理

第一节 热管的简述

第二节 热管的结构原理

一、管壳

二、吸液芯

三、蒸气空间

四、翅片

第三节 热管的工作原理

第四节 热管的特点

一、传热系数高

二、传递热量大

三、等温性能好

四、温度范围广

五、热管其他方面的特点

第二章 热管的构造原理

第一节 工质

第二节 管芯

一、均匀管芯

二、干道管芯

三、槽道管芯

第三节 管壳

第四节 相容性

第三章 热管的基本理论

第一节 热管的工作极限

第二节 黏性限

第三节 音速限

第四节 携带限

第五节 毛细限(吸液限)

第六节 沸腾限

第七节 热管内的压力分布

第四章 热管换热器的分类

第一节 气-气热管换热器

第二节 气-液热管换热器

第三节 热管换热器的结构

一、气-气热管换热器

二、气-液热管换热器

三、气-汽热管换热器

第四节 热管换热器的长度比

一、流通长度比

二、经济长度比

三、安全长度比

四、气-液热管换热器的长度比

第五节 热管的管径

一、热管直径的影响

二、热管直径的计算公式

1.声速极限的管径

2.重力无芯热管携带极限的管径

三、管径的选择步骤

第五章 热管换热器的设计计算

第一节 热管的热阻

1.蒸发段外表面的传热及其热阻

2.管壁的径向导热及其热阻

3.吸液芯的径向传热及其热阻

4.蒸发传热热阻

5.蒸气轴向流动传热及其热阻

6.管壁和吸液芯的轴向导热热阻

第二节 传热系数

第三节 翅片效率和翅化比

第四节 气体绕流翅片管束时的放热系数和阻力

一、叉排环形翅片管束的放热系数

二、叉排环形翅片管束的管外阻力

第五节 流体绕流光管管束时的放热系数和阻力

第六节 管束的外部沸腾换热

第七节 热管的工作温度

第八节 传热平均温差

一、顺流换热温差

二、逆流换热温差

第九节 露点腐蚀和管壁温度的计算

第六章 热管换热器的设计实例

第一节 气-气型热管换热器的设计实例

一、设计步骤及其说明

1.设计步骤

2.设计步骤说明

(1)已知条件的说明

(2)传热计算的说明

二、设计实例

1.实例一

(1)已知条件

(2)基本选择

① 工质选择

② 管材选择

③ 放置形式和芯结构的选择

④ 管外扩展表面的选择

(3)结构设计

① 入口质量流速的选择

② 确定加热段和冷却段的长度比

③ 确定进口截面尺寸

(4)传热计算

① 传热系数K0的计算

② 传热平均温差的计算

③ 传热面积

(5)阻力计算

(6)热管最大传热能力的计算

(7)管壁温度计算

2.实例二

(1)已知条件

(2)基本选择

① 工质的选择

② 管壳的材料

③ 放置形式和芯结构的选择

④ 管外扩展表面的选择

(3)结构设计

① 入口质量流速的选择

② 热管长度比的选择

③ 进口截面尺寸的确定

(4)传热计算

① 传热系数K0的计算

② 传热平均温差的计算

③ 传热面积

(5)阻力计算

(6)管壁温度计算

(7)热管最大传热能力的计算

3.实例三

(1)已知条件

(2)基本选择

① 工质的选择

② 管材的选择

③ 热管位置及管芯结构的选择

④ 扩展表面的选择

(3)结构设计

① 入口质量流速的选择

② 热管长度比的选择

③ 进口截面尺寸的确定

(4)传热计算

① 传热系数K0的计算

② 传热平均温差的计算

③ 传热面积的计算

(5)管壁温度的计算

(6)管束阻力的计算

4.实例四

(1)已知数据

(2)基本选择

① 工质的选择

② 管材的选择

③ 翅片的选择

(3)结构设计

① 根据现场的情况确定热管换热器的尺寸

② 迎风面积的确定

③ 迎面质量流速的确定

④ 检查安全长度比

⑤ 最大质量流速的确定

(4)传热计算

① 传热系数K0的计算

② 传热平均温差

(5)阻力计算

第二节 气-液型热管换热器的设计实例

一、设计步骤及说明

二、设计实例

1.实例一

(1)已知条件

(2)基本选择

① 工质选择

② 管材选择

③ 放置形式和芯结构的选择

④ 管径和扩展表面的选择

(3)估算和结构设计

① 入口质量流速的选择

② 加热段和冷却段长度比的选择

③ 烟气侧的迎风面积和第一排管的传热面积

④ 传热系数K0的选择

⑤ 计算对数平均温差

⑥ 估算传热面积

⑦ 管子根数及排数

⑧ 水侧管程的选择

(4)精确计算

① 中点温度

② 烟气侧管外放热系数的计算

③ 水侧的放热系数

④ 管壁热阻,钢管热导率λW=45W/(m·℃)

⑤ 传热系数,由式(5-22)加上污垢热阻R污来计算

(5)阻力计算

(6)管壁温度的计算

2.实例二

(1)已知条件

(2)基本选择

① 工质选择

② 管材选择

③ 放置形式和芯结构的选择

④ 管径和扩展表面的选择

(3)估算和结构设计

① 入口质量流速的选择

② 加热段和冷却段长度比的选择

③ 烟气侧的迎风面积和第一排管的传热面积

④ 传热系数K0的选择

⑤ 计算对数平均温差

⑥ 估算传热面积

⑦ 管子根数及排数

⑧ 水侧管程的选择

(4)精确计算

① 中点温度

② 烟气侧管外放热系数的计算

③ 水侧的放热系数

④ 管壁热阻,钢管热导率λw=45W/(m·℃)

⑤ 传热系数,由式(5-22)加上污垢热阻R污来计算

(5)阻力计算

(6)最大传热能力的计算

(7)管壁温度的计算

第三节 气-汽型热管换热器的设计实例

一、设计步骤及说明

二、设计实例

1.已知条件

2.基本选择

(1)工质选择

(2)管材选择

(3)放置形式和吸液芯的选择

(4)管外扩展表面的选择

3.估算和结构设计

(1)入口质量流速的选择

(2)长度比的选择

(3)确定进口截面尺寸

(4)选择总传热系数

(5)计算对数平均温差

(6)估算总传热面积

(7)总的管子根数的排列

4.精确设计

第七章 热管换热器的应用

第一节 应用热管节能减排

一、小型热力设备节能的潜力

二、热管换热器及其作用

(1)降低排烟温度

(2)节省燃料

(3)改善环境污染

(4)有利于烧劣质煤

三、设计考虑

1.热管主要尺寸的确定

2.翅片间隙的确定

3.吹灰器的考虑

4.热管的确定

5.水钢热管的改进

四、关键技术问题

1.积灰问题

2.磨损问题

3.腐蚀问题

4.安全性问题

5.经济效果问题

第二节 热管在蒸汽机车上的应用

一、热管在蒸汽机车上应用的意义

二、热管在蒸汽车上的应用

三、蒸汽机车热管空气预热装置的方案计算

四、蒸汽机车热管空气装置及其主要参数

1.已知数据

2.确定定性和物性参数

3.热负荷计算

4.热管空气预热装置结构设计

5.单根数管的结构尺寸

6.烟气及空气放热系数

7.传热系数

8.传热面积及热管数目

9.流动阻力计算

五、结束语

第三节 小氮肥厂热管余热回收装置的应用

一、小化肥厂的余热回收

二、热管换热器是余热回收的理想装置

三、化肥生产工艺的一些特点

四、排烟余热回收的系统及其热量分配

五、热管余热回收装置

六、经济分析

第四节 热管换热器在隧道窑上的应用

一、隧道窑热管换热器的方案及其参数

二、隧道窑热管空气预热器的设计计算

1.已知数据

2.热负荷

3.空气出口温度

4.有关物性

5.换热器的结构设计

6.单根热管的设计

7.传热计算

(1)放热系数的关系式

(2)传热系数关系式

(3)管内温度TV

(4)平均温差

8.换热面积及管数

9.管束的排列

10.管束阻力计算

第五节 热管换热器在小锅炉上的应用

一、热水热管换热器的方案图示

二、锅炉热水热管换热器的设计计算

1.已知条件

2.热负荷

3.热水量

4.有关热物性

5.热管换热器的结构设计

6.单管设计

7.传热计算

(1)烟气放热、传热系数

(2)水的放热、传热系数

(3)管内饱和蒸汽温度

(4)平均温差

8.换热面及管数

9.管束排列

10.流动阻力计算

三、在小锅炉上应用热管的考虑

四、结论

第六节 热管省煤器的应用

一、低温腐蚀和酸露点

二、热管的低温腐蚀

1.老式直接冷却式省煤器

2.热管省煤器

三、直接冷却式U形管和热管比较

四、锅炉余热回收系统

五、热管省煤器的实例

六、结束语

第七节 热管空气预热器的应用

一、热管空气预热器的采用

二、热管空气预热器的使用

三、使用结果

四、结束语

第八节 余热回收高效节能减排换热器的应用

一、热管与热管换热器的主要特点

(1)传热系数高

(2)体积小,重量轻,结构紧凑

(3)热管的等温性好,壁面温度高,耐腐蚀

(4)不易积灰

(5)应用非常广泛

二、热管对其工作介质的主要要求

(1)稳定性的要求

(2)相容性的要求

(3)润湿性的要求

(4)传热量要大

(5)饱和温度要高,相应的饱和压力要低

(6)安全性要绝对保证

三、应用计算机优化热管换热器的设计计算

四、对目前热管常用几种工作介质的分析

五、结束语

第九节 重力式热管的制造工艺过程

一、重力式热管

二、重力式热管的制造工艺过程

(1)下料

(2)清洗

(3)机械加工

(4)焊接

(5)串片

(6)真空与充工质

(7)封口

(8)检验

第十节 利用旋压余热排空制造热管的方法

第十一节 镍基钎焊热管换热器的特点及其应用

一、镍基钎焊热管换热器

二、镍基钎焊热管及其特点

三、镍基钎焊的特种设备和工艺的应用

附录

附录1 单位换算

一、压力

二、温度

三、各单位之间换算常数

四、其他单位

附录2 干空气的热物理性质

附录3 在大气压力下烟气的热物理性质

附录4 饱和水的热物理性质

附录5 干饱和水蒸气的热物理性质

附录6 其他热管工质的热物理性质

附录7 双曲线函数值

参考文献

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