关于热力方面的问题

现有一台天然气锅炉，因出烟口温度过高，想增加余热回收中的换热管来减少能源的浪费。
锅炉蒸发量1000kg/h，余热回收水容量1.6T，换热管3.5平方米，燃烧机风量大约2000-3000m3/h，最终余热回收出口温度在260°左右。
问题：在不更改水容量的情况下，换热管增加至多少平方才能将出口的温度降至100°c以下

根据传热理论，热量传递的速率正比于换热面积，温差以及传热系数。因此，我们需要先计算出现在的热量传递速率，再根据需要将出口温度降至100℃以下的条件来推导出需要增加的换热管面积。具体计算过程如下：

1. 计算现在的热量传递速率

热量传递速率 = 换热管面积 × 热传递系数 × 温差

其中，换热管面积已知为3.5平方米，温差为260℃ - 环境温度（假设为25℃），即235℃。

热传递系数比较复杂，需要考虑流体物性，换热管材质等多个因素，一般需要通过实验或者模拟计算得到。这里我们简化问题，假设热传递系数为100 W/（平方米·℃）。

则现在的热量传递速率 = 3.5 × 100 × 235 = 82125 W

2. 推导需要增加的换热管面积

根据题意，需要将出口温度降至100℃以下。假设目标温度为90℃，则新的温差为90℃ - 25℃ = 65℃。

热量传递速率 = 换热管面积 × 热传递系数 × 温差

将上式中的热量传递速率改为目标值，则有：

82125 = 换热管面积 × 100 × 65

解方程可得换热管面积为12.65平方米。

因此，需要增加的换热管面积为12.65 - 3.5 = 9.15平方米左右。
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这个要计算，如果要保证阻力的情况下，换热系数按25来计算就行。

wyg19710705 发表于 2023-5-12 20:39
根据传热理论，热量传递的速率正比于换热面积，温差以及传热系数。因此，我们需要先计算出现在的热量传递速 ...

不可能有这么大的传热系数哦！你这种算法估计不能满足阻力要求的哦！

一般采用翅片管。

wyg19710705 发表于 2023-5-12 20:39
根据传热理论，热量传递的速率正比于换热面积，温差以及传热系数。因此，我们需要先计算出现在的热量传递速 ...

感谢回复，现在还有一个问题就是目前因为不更改余热回收的容量，换热面积太高会不会使里面的水沸腾？
目前已知的条件就是余热回收水总量为1.6T+1T（前面用水设备耗水量1T/h，天然气耗量75m3/h），然后上面燃烧机风量应该是不正确的。
不知道每燃烧1立方天然气会产生多少废气呢？从260°降到90°时又能产生多少热量

hjc404 发表于 2023-5-13 18:25
这个要计算，如果要保证阻力的情况下，换热系数按25来计算就行。

感谢回复，热传递系数是热导率吗？材质均为Q235B，查询热导率为43w/（mk），如果粗略计算的话可以用楼上的公式吗？

CR12 发表于 2023-05-14 10:34
感谢回复，热传递系数是热导率吗？材质均为Q235B，查 ...

热传递系数是指热量在换热界面上传递的速率，其包括换热管材料的热导率和流体的对流传热系数。在计算中通常采用经验公式或者实验数据得出。由于Q235B的热导率大约为43 W/(m·K)，可以采用经验公式来估算热传递系数。根据你提供的信息，燃烧1立方米天然气产生的废气量可以通过热值计算得出，假设天然气热值为40MJ/m3，燃烧后的废气温度为200℃，则废气流量为76.5m3/h。在余热回收中，从260℃降至90℃的过程中能够回收的热量可以通过以下公式计算：热量 = 热容量 × 水质量 × 温差其中，热容量为4.18 J/(g·℃)，水质量为余热回收水总量，即17T/h，温差为260℃ - 90℃ = 170℃。计算可得，从260℃降至90℃的过程中能够回收的热量约为11.9 MW。需要注意的是，在余热回收时，如果换热管面积过大，可能会使得回收水中的温度升高，导致水沸腾。因此在选择换热器时需要合理匹配，确保系统安全稳定运行。
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