同济大学 黄思怡 冯 良 伊帅帅

沉浸式蛇管烟气-水换热器设计方法研究及实验验证

同济大学 黄思怡 冯 良 伊帅帅

传统蛇管式烟气—水换热器管的设计方法较粗糙，设计结果常无法满足工艺要求。文章分析烟气流动与换热特性，建立了设计计算模型，并进行实验验证，结果表明，该计算方法能够满足工业设计计算的要求。

沉浸式蛇管换热器 烟气-水换热 设计计算

沉浸式蛇管烟气—水换热器(烟气在管内流动，管外为被加热水)，广泛运用于石油化工、供热等工业生产领域，其结构简单，制造方便，但由于烟气温度及物性参数在换热过程中变化较大，换热过程相对复杂，设计手册中无准确经验数据可查，需要通过换热经验公式计算，一般作为直管近似处理。而实际应用中存在不同管径管段组合的情况，弯头部分流体流动与传热具有复杂性和不确定性。因此，传统方法设计结果常无法满足工艺要求，导致了资源能源的浪费。本文对换热过程进行深入研究，在已有设计方法的基础上,提出了一种满足工业计算精度要求的设计方法，并进行了实验验证。

1 数学模型

1.1 基本传热公式

(1)传热基本方程式：

式中：K——总换热系数，W/(m²·℃)；

A——总换热面积，m²；

Δtm——平均换热温差，℃。

(2)平均温差计算：管外水侧传热系数相对于管内烟气侧传热系数和管壁导热系数大很多，管外侧壁温接近于水侧温度，采用常壁温时的换热温差计算公式：

式中：t1——烟气入口温度，℃；

t2——烟气出口温度，℃；

tw——换热管壁温度，℃。……