大流量機力空氣冷卻器設(shè)計

1、第 3 9卷第 3期 2 0 1 1年 6月現(xiàn) 代 冶 金 M o d e r nM e t a l l u r g yVo 1 ． 3 9No ． 3J u n ． 2 0 1 1大流量機 力空氣冷卻器 設(shè)計 伍德滿 ( 江蘇省冶金設(shè)計院有限公司 ，江蘇 南 京 2 1 0 0 0 7 )摘要 ：列 出了機 力空氣冷卻 器計 算相 關(guān)公 式， 分析 了利用這些有 關(guān)公 式設(shè) 計 出E x c e l 計算表格 的方法和過 程， 解決

2、了冷卻面積設(shè)計計算難題。關(guān)鍵詞 ： 機 力空氣冷卻 器； 大流量 ； 茹卡鳥斯卡斯公式 中 圖 分 類 號 ： T F 0 6 6 ． 7引言 隨著經(jīng)濟發(fā)展 ， 工業(yè)企業(yè)造成的環(huán)境污染也越 來越嚴重， 為此 國家制定的大氣污染 物綜合排放標 準及其它相關(guān)標準也越來越嚴。 為了減少大氣污染 ，滿 足 國家排 放 標 準 ， 國 內(nèi)冶 金企 業(yè) 對 粉塵 污 染大 多 采用了袋式除塵器 ， 但受濾袋材質(zhì)耐溫性能影響， 冶 金 排出的高溫煙氣

3、( 4 0 0 ~6 0 0。 C ) 均需要采用冷卻 方法將溫度降低到滿足濾袋材質(zhì)要求 ( 一般均在2 5 0。 C以下) 。由于機力空氣冷卻器結(jié)構(gòu)簡單 ， 維護方 便 ， 在實 際運 行 中根據(jù) 系 統(tǒng)運 行 情 況 可方 便 調(diào)節(jié) 冷 卻溫度 ， 因此采用機力空氣冷卻器冷卻高溫煙氣是 冶 金行 業(yè) 除塵工 藝 中經(jīng) 常采用 的辦 法 。對 于大 流量 機力空氣冷卻器 ， 設(shè)計 中可利用 E x c e l 強大 的表格 計算功能降

4、低計算難度 ， 提高工作效率。1 繞流 光管管束的強迫流動換熱 機 力 空 氣 冷卻 器 冷 卻 管常 采 用光 管 束 ， 并 且 采 用叉排布置方式 ， 工程計算主要是求出整過管束 的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。對于繞流光管管束的強迫流動 換 熱 ， 茹卡烏斯卡斯給出了一整套可以在很寬的P數(shù)范圍( O ． 522 X l O< Re < 2× 1 0表 2 茹卡烏斯卡斯公式用的管排數(shù)修 正因子 收稿 日期 ： 2 0 1

5、 1 - 0 2 — 1 2作者簡 介 ： 伍德滿 ( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 助理工程 師 。電話 ： 1 3 7 0 5 5 1 7 4 6 7第 3期 伍德 滿 ： 大流量機力空氣冷卻器設(shè)計 c !’p’ 1 5 t 常氣 ‘蒜x+ M0 E 0 nh (一 !。 。 ／ # 嚆^要騙 局黼i韓艘一y。 蘭戔 怔～ ； -馴 茅*一 ] {j 蕾：指 確 口立- 一· △ ． - 蹙 r -辱 暮 i 索

6、索 彰臺g· 嘴 - ％ ·惴條咄 睪毒， 好重 中三一驀手津懟開韶辜 { # 式 元 ● I 箍 A；BCDEFGHlJKL，l1F D L 0 3 T 5 — 3 風力空氣冷卻囂設(shè)計計算表 2 序號 砸 目單位 參數(shù) 備注 序號 項 目單位 參 數(shù) 備j 芏3 一 基率數(shù)據(jù) 煙氣運動黏廢 V^ 2 ／ s0 ． 0 0 0 0 2 1 0 9t煙氣量 0_ 3 ， h $ 0 0 0 0 0

7、昔 朗持準則數(shù) P r06 9 25煙氣溫廈 ℃ 4 5 01 ． 0 5 3單臺風機流通斷面積 23 0 0 0 ． 2 I 3 06煙氣密度 k g ] m 30 ． 4 9有效漉通面積 1 23 ． 4 8 67煙氣質(zhì)量 l ~ g ／ h2 ~ 5 0 0 0掙卻空氣平均風速 _ ／ s7 ． 1 48降低店溫度 ℃ 1 8 01 ． 0 2 6雷諾投 R e3 0 1 ~ 6 ． 1 99煙氣平均 溫度℃3 1

8、5定性提度 1 9 5 ． 伽 1 O煙氣 放 熱 量 0k J ／ h7 0 ~ 4 6 6 5 0煙 氣 熱尋率 Y 向 · K0 ． 0 3 9 3l l管直 徑 D^ 0 ． O 曲煙氣運動 拈廢 V1 2 ／ s0 ． 0 0 0 0 3 ~ 8 51 2管阿 直徑 d^ 00 8 2昔朗特準則數(shù) P rO ． 6 81 3每坦管皴 根 3 7 5“ 組數(shù)3四、冷卻空氣的 對流傳熱系數(shù) 1 5管掉數(shù) n

9、if sT- n1 6 41 6煙氣有效 斷面積m 25 ． 9 4前后蓄問 距s^ n1 0 51 T煙氣平均流道 i ／ s1 g ． 0 2N u1 6 3 ． 8 71 8二．櫥氣對管內(nèi)壁的對流侍熱系數(shù) 空氣橫 扳管柬按熱 系數(shù)a2~ ' ／ m 2 · K7 2 ． 3 6l e煙氣熱導率 v· K00 4 7 聾平 蚜_ 岳 度2 O煙 氣 奮重 k g ， _ 30 ． 6— 2 1煙

10、氣 運動黏度V1 2 ／ s0 ． 0 0 0 0 5 0 1五、總傳熱系 數(shù) 2 2昔朗特準則數(shù) P rO ． 6 7 tK_ ／ m 2 · K3 8 ． 0 “ ( 0 22 3l 4 u8 03 3 52 4管內(nèi) 對抗傳 熱系 數(shù) Ⅱ1W ／ m 2 · Kt 60 4 6六．侍熱面 積 2 5三．降卻風流速及 溫升對披平 均溫差2 2 7f i ? 5 02 6棒卻風機威置 m 3 ／ h'

11、／ 8 5 0 0F Z 4 0 一 n—l t按熱面積 2 2 7 0 ． o ． 9 5 42 7冷卻風機臺數(shù) 9計算l 悖卻管長 - _72 2 1 82 8環(huán)境 通風溫度℃3 2∞總 挎 卻 風 量 ( 拇 態(tài) )1 3 [ b ．邑 3 2 3 佰七 ．萎V - - - 33 O空 氣 噯 熱 上 升 后 溫 度℃I 1 8． 1 B3 1空氣平均溫度 ℃ 7 50 9管捧數(shù) r l3 08 2煙氣熱導率 v ／

12、m · K0 ． 0 3 0 5空氣密 度 k g ／ 1 31 ． O l3 3臂柬阻力 P a3 3 3 ． 534H-s h e e t 1h 日 e 拍 0 ^Ⅲ ^- l I 刪 皿 回 黛齲 一 圖 1 風力空氣冷卻器計算 ( 2 ) 由于煙氣 量大 ， 冷卻 管數(shù) 多 ， 管 排數(shù) 也多 ， 對 不易粘壁的含塵煙氣 ， 可采用小管徑冷卻管 ， 有效提 高換熱效率 ；( 3 ) 空氣 橫 掠管 束 的風

13、 速越 高 ， 換 熱 效 率 越好 ，風 速 一般 在 6 ～ 1 0m／ s ， 但 由于 軸 流 風 機 全 壓 均 較 低 ， 應合 理選 擇 風速及 管排數(shù) ；( 4 ) 設(shè)計 中參照軸流風機樣本 ， 調(diào)整選用合適的冷卻管排列方式。 另外 ， 管排數(shù)不宜超過3 5 排 ， 否則 橫掠管束風速太低 ， 傳熱效果差；( 5 ) 利用 E x c e l 強大的表格計算功能， 合理調(diào)節(jié) 有關(guān)設(shè)計參數(shù)， 優(yōu)化機力空氣冷卻器設(shè)計 ， 可

14、使 總的建設(shè)費用和運行費用大大降低 ；( 6 ) 對具體項 目的機力空氣冷卻器 ， 因所選擇的冷卻管徑、 管內(nèi)風速等參數(shù)不 同， 計算的結(jié)果也會不 同 ， 所以在設(shè)計過程 中， 需不斷地調(diào)整管排列方式 、冷卻風量， 以滿足設(shè)計要求。 要對各種設(shè)計方案進行 經(jīng)濟性評估 ， 以達到最優(yōu)化設(shè)計。5 結(jié)構(gòu)設(shè)計 中注意事項 機力空氣冷卻器采用風機為動力 ， 利用常溫空氣對高溫煙氣進行強制吹風冷卻。其 主要結(jié)構(gòu) 由進 風箱、 冷卻管束 、 軸流風機

15、 、 灰斗、 接管、 梯子平 臺等 部件組成， 本 項 目設(shè)計機力空氣冷卻器外形如 圖 2所 示 。圖 2 機力空氣冷卻器示意圖 由于 目 前大流量機力空氣冷卻器都 已經(jīng)模組化 設(shè)計和加工 ， 針對機力空氣冷卻器在實際運行中出現(xiàn)的問題 ， 在其結(jié)構(gòu)設(shè)計 中應注意 ：( 1 ) 進風端冷卻管 口應加裝一段可拆換耐磨短 管 ， 短管長約 1 O 0 ～1 5 0mm， 雖然增大了進 口阻力 ，但可有效防止管 口端磨穿 而造成 的更換冷卻管損