腐蚀工质塑料换热器设计
关键词 塑料换热器 薄壁细管 烟气余热回收
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Design of plastic heat exchanger for corrosive working medium
Abstract
The article presents a design of a fluorescent tube crossflow heat exchanger using mini-tubes with the material of teflon that is corrosion resisting for the use of waste heat recovery from corrosive flue gas.The calculation of gas composition,heat exchange area,flow resistance and structure size was completed by programming.The form that gas flows outside tubes and water flows inside tubes was compared with another form that water flows outside tubes and gas flows inside tubes.Influence on design parameters and performance of the heat exchanger from pipe diameters,pipe distances and pipe thickness was evaluated by quantitative analysis.The mechanical structure was designed according to design parameters and two-dimensional and three-dimensional graphics were drawn.Results of the article can provide a reference for engineering application of flue gas waste heat recovery and plastic heat exchangers designing with mini-tubes.
Keywords plastic heat exchangers mini-tubes flue gas waste heat recovery
目 次
1 引言1
1.1 背景介绍1
1.2 研究进展1
1.3 本文主要工作3
2 分析与计算4
2.1 设计任务4
2.2 设计步骤4
2.3 系统分析4
2.4 设计计算23
2.5 两种流动方式的讨论33
3 机械设计40
结论 43
致谢 44
参考文献45
1 引言
1.1 背景介绍
换热器在工业生产中很常见，它可以将一种流体的热量以一定方式传给另一种流体。锅炉中过热器、再热器、省煤器、空气预热器；冶金工业中高炉的热风炉；炼钢和轧钢生产工艺中的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，都是换热器的应用实例。在化学工业、石油化学工业和航空航天工业中，换热器也是不可缺少的重要部件[1]。
而在一些换热过程中，参与热交换的工质具有腐蚀性，比如锅炉的低温烟气，因为燃烧含硫燃料时，烟气中会有硫酸蒸汽，烟气中硫酸蒸汽本身对受热面的影响不大，但当它在壁温低于酸露点的受热面上凝结下来时，就会对受热面金属产生低温腐蚀。为了减小受热面的腐蚀，烟气离开锅炉机组的最后一个受热面时，还具有相当的温度，目前电厂锅炉的排烟温度一般在110~150℃之间，排烟热损失是锅炉机组热损失中最大的一项，一般为5%~6%[2]。
据统计，全国2012年热水供应能力达365278兆瓦，火力发电量达3.8928×104亿度[3]。因此，天然气热水锅炉和燃煤发电锅炉的烟气余热回收对于节约资源具有重要意义。
为了回收烟气余热，就要求将烟气温度降到较低的水平，常压下燃用固体燃料的烟气中，水蒸气的露点约为45～54℃[2]，因此烟气温降较大时，可能会经历水的结露过程，这会在管壁上形成凝结水膜，水膜与烟气中酸性氧化物如SO2、NOx等生产酸溶液，对受热面金属产生强烈腐蚀，这种情况下就对换热管的材料提出要求。为了耐腐蚀，考虑的换热管替代材料有低合金钢、陶瓷和塑料等，其中合金价格昂贵，陶瓷力学性能不好，塑料热导率低[4]，但是塑料的使用能够大幅度节约换热器的重量、体积、间距和成本，这就对需要更多独特合金制造的换热器产生了竞争优势[5]。