插入件换热器传热系数的数值分析

　　插入件换热器作为一种行之有效的余热回收个：传热方程和热平衡方程。

　　设备，可以大大地提高余热回收率。由于换热管具有壁温低，传热效率高和投资低廉等特点，插入件换热器近年来得到广泛应用。传热系数是反映换热器热工性能优劣的本质的热工指标。这是因为，传热系数愈大，在换热器回收相同热量时，所需换热面积愈小，投资愈低；在换热面积相同时，气体预热温度愈高，回收热量愈多，经济效益愈高。

　　同时，插入件换热器的热力计算过程纷繁复杂，单一数据的改变都将导致计算的重新开始；插入件的形状也因研究者而千差万别。为了方便优化设计和应用，笔者对插入件换热器的热力过程进行了数值计算，并绘制了传热系数相关曲线。

　　1热力计算原理插入件换热器热力计算的基本方程主要有两空气吸收的热量Ck141 h-i；Cy1，为进出换热器的烟气的体积热容，kJ*m-3°C-1；ty1，ty2为进出换热器的烟气温度，°C；Vk为空气流量，m3，h-、Ck1，Ck2为进出换热器的空气的体积热容，kJ*m-3*°C-1；tk1，为进出换热器的空气温度，°C；屮为换热器热损失系数，一般取模型中其他的主要关系式如下：顺流数的假设值，kJ.m-2.h―'-C-1；Ck为空气的体积热容，kJ.m―\F为由K计算出的传热面积，m2；L为换热管总管长，m；d1，d2为换热管的内径和外径|31，m；n为单行程流过预热空气的管子根数；L为单行程管长，m；N为换热器行程数；Kl为换热器的临时传热系数，kJm2h1°01；。，。1，11，。，。1，12为进出换热器的烟气对管壁的传热系数，由实验关联式141求得，1J *\a1Ai1，am为管壁对进出换热器的空气的传热系数，插入件形状主要影响这两项，由实验关联式141求得，kJ*m2*h、*\n1为每组换热器管排数；nz为换热器并列组数；m，为每组换热器的单程管数；Fs为换热器的实际传热面积，m2；Ks为由Fs计算出的传热系数，kJ.m2-h、；K为换热器的传热系数，kJ.mh―、*―\；为有效系数，一般取0.8~0.9在换热管中的流速，ms―\Uk为空气在换热管中的流速，ms初始条件对传热系数的影响与影响曲线是在其他初始条件不变时绘制的。

　　插入件型式为螺旋片式插入件161；换热管布置方式为错排；流体流动方式为逆流。

　　2程序方框图bookmark3见3模型的检验bookmark4输出：K= 104.5（所有结构参数，略）与计算结果的误差为：（104.5-口温度，空气出口温度对传热系数的影响曲线。模分别为空气入口温度，烟气入1丨冶金a2004.的升高，换热器的传热系数逐渐减小；随着空气出口温度的升高，换热器的传热系数逐渐增大。这是因为，在模拟的温度范围内，空气入口温度和烟气入口温度越高，换热器的平均温差越大；空气出口温度越高，换热器的平均温差越小。在传热量和传热面积不变时，平均温差越大，换热器的传热系数越小，反之越大。

　　空气出口温度对传热系数的影响烟气与空气流速对传热系数的影响烟气与空气流量对传热系数的影响示出了烟气流速和空气流速对传热系数的影响。模拟结果表明，在u，。=4m.s1和uk=6.8 1处，传热系数取得小值；在Uy=6.1 1处，传热系数取得大值。这是因为，模拟是在其他初始条件不变时进行的，流体流速不仅影响对流传热系数，还影响模拟中换热器的结构尺寸，例如换热管的数目及其排列。传热系数是对流传热系数和结构尺寸的综合函数，故影响曲线不具单调性。

　　示出了烟气流量与空气流量对传热系数的影响。模拟结果表明，随着烟气流量的增加。传热系数逐渐减小；随着空气流量的增加，传热系数逐渐增大。这是因为，在传热量和传热面积不变时，烟气流量越大，换热器的平均温差越大，传热系数越小；空气流量越大，换热器的平均温差越小，传热系数越大。

　　5结束语模型能够真实反映初始条件对传热系数的影响，绘制的传热系数曲线对插入件换热器传热效果分析有一定的指导意义。

　　模型软件使插入件换热器的热力计算变得简便，模型检验充分说明模型是准确的。

　　模型软件能够实现一定初始条件下，传热系数大的结构的优化设计。同时，此软件能够用来进行插入件换热器的设计计算，是工程设计人员较好的助手。