熱管換熱器設(shè)計(jì)正文部分.doc

熱管換熱器的設(shè)計(jì)摘要：熱管是高效的傳熱元件,它是一種能快速將熱能從一點(diǎn)傳至另一點(diǎn)的裝置，由熱管元件組成的，利用熱管原理實(shí)現(xiàn)熱交換的換熱器稱之為熱管換熱器。由于其結(jié)構(gòu)簡單、可操控性強(qiáng)、換熱效 率高、動(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，熱管換熱器越來越受到人們的重視，是一種應(yīng)用前景非常好的換熱設(shè)備。 目前，它被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力、化工、冶金、電力、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。本文就熱管換熱器的發(fā)展現(xiàn)狀、 趨勢、應(yīng)用及設(shè)計(jì)做了一個(gè)簡要的論述，著重探討了熱管換熱器的設(shè)計(jì)。在討論熱管換熱器的設(shè)計(jì) 過程中，主要針對(duì)其熱力計(jì)算、設(shè)備結(jié)構(gòu)計(jì)算、元件參數(shù)的選擇做了一個(gè)合理構(gòu)建，并結(jié)合實(shí)際情 況設(shè)計(jì)出了空氣預(yù)熱熱管式換熱器基本模型。關(guān)鍵詞：熱管；熱管換熱器；結(jié)構(gòu)參數(shù)；設(shè)計(jì)計(jì)算 Abstract：Heatpipe is a highly efficient heat transfer components, it is a fast heatto spread from one point to another point of the device, consisting of the heat pipe components, the use of the principle of heat pipe heat exchanger for thermal exchange called the heat pipe heat exchanger. Because of its simple structure, strong control, heat exchanger, high efficiency, power consumption, etc, and heat pipe heat exchanger more and more attention, is a very good prospect heat transfer equipment. At present, it is widely used in power, chemical, metallurgy, electric power, computers and other fields. In this paper, the development of heat pipe heat exchanger status, trends, applications and design had a brief discussion, focused on the design of heat pipe heat exchanger. Heat pipe heat exchanger in the discussion of the design process, mainly for the thermal calculation, equipment, structural calculations, component selection of parameters made a reasonable construction and design combined with the actual situation of the air heat pipe heat exchanger preheating the basic model.Key words:calculationHeat pipe; Heat pipe heat exchanger; Structural parameters; Design設(shè)計(jì)（論文）專用紙第一章 前言換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)不同溫度流體間的熱能傳遞，又稱熱 交換器,換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。換熱器的熱性能不僅與自身 的幾何形狀和材料有關(guān)，而且還取決于進(jìn)行熱交換，熱狀態(tài)介質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)。節(jié)能換熱器過程中能 量損失包括兩個(gè)方面：首先，功率促進(jìn)流體流動(dòng)的消耗量到達(dá)有些速度；其次，溫度熱傳遞不可逆的 損失 。 在換熱器中， 至少有兩種溫度不同的流體， 一種流體溫度較高， 放出熱量； 另一種流體溫度較低， 吸收熱量。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)存在兩種以上的流體參加換熱，但它的基本原理與前一種情形并無 本質(zhì)上的區(qū)別。 目前，換熱器在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中被廣泛使用。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展， 對(duì)能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也日益增強(qiáng)。換熱器的設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu) 改進(jìn)以及傳熱機(jī)理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器也相繼問世。111熱管熱管是高效的傳熱元件,它是一種能快速將熱能從一點(diǎn)傳至另一點(diǎn)的裝置，由于它具有超常的熱 傳導(dǎo)能力，而且?guī)缀鯖]有熱損耗，因此它被稱作傳熱超導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)為銅的數(shù)千倍。熱管傳熱技 術(shù)于六十年代初期由美國的科學(xué)家發(fā)明，它是利用封閉工作腔內(nèi)工質(zhì)的相變循環(huán)進(jìn)行熱量傳輸，因而 具有傳輸熱量大及傳輸效率高等特點(diǎn)。隨著熱管制造成本的降低，尤其是九十年代前后隨著水碳鋼熱 管相容性問題的解決，熱管憑借其巨大的傳熱能力，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品、造紙、冶金等 領(lǐng)域的余熱回收系統(tǒng)中。 1.1.1 熱管工作原理(如圖 1-1、1-2 所示)2 -4 -1其大致原理為 :熱管外部有一個(gè)形成真空的密閉管殼,真空度為 1.310 1.310 pa，沿管子 內(nèi)壁有毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料，管子內(nèi)補(bǔ)充有一定量的工作液體。管內(nèi)的工作液體在熱管的一端吸收熱量后蒸 發(fā)汽化，在微小的壓強(qiáng)差下流向熱管的另一端，向外部釋放熱量，于是又冷凝成液體，借助毛細(xì)結(jié)構(gòu) 材料抽力返回，再次吸熱、汽化、傳輸、放熱、冷凝過程，從而實(shí)現(xiàn)熱量從熱管一端到另一端的傳遞。2 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙圖 1-1熱管工作原理圖1 管殼；2管芯；3蒸汽腔；4工作液圖 1-21.1.2 熱管的基本特性3熱管工作演示圖(1)很高的導(dǎo)熱性。熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的傳 熱能力導(dǎo)熱能力。 (2)優(yōu)良的等溫性。熱管內(nèi)腔的蒸汽處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降 很小，根據(jù)熱力學(xué)中的 Clausuis-Clapeyron 方程式可知，溫降亦很小，因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。3 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙(3)熱流密度可變性。熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即可改變熱管的管內(nèi)蒸汽 壓力和溫度，這樣即可以改變熱流密度。 (4)熱流方向的可逆性。一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力，因此任意一 端受熱就可作為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。 (5)恒溫特性。普通熱管的各部分熱阻基本上不隨著熱量的變化而變化，但可變導(dǎo)熱管，使得冷 凝段的熱阻隨加熱量的增加而降低、 隨加熱量的減少而增加， 這樣熱管在加熱量大幅度變化的情況下， 蒸汽溫度變化極小，實(shí)現(xiàn)溫度的控制，這就是熱管的恒溫特性。 (6)熱二極管與熱開關(guān)性能。熱二極管就是只允許熱流向一個(gè)方向流動(dòng)，而不允許向相反的方向 流動(dòng)；熱開關(guān)則是當(dāng)熱源溫度高于某一溫度時(shí)，熱管開始工作，當(dāng)熱源溫度低于這一溫度時(shí)，熱管就 不傳熱。 (7)環(huán)境的適應(yīng)性。熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管可做成電機(jī)的轉(zhuǎn)軸燃?xì)廨啓C(jī) 的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可做成分離式的以適應(yīng)長距離或冷熱流體不能混合的情況下的換 熱；熱管既可以用于地面(重力場)，也可用于空間(無重力場)。 1.1.3 熱管技術(shù)的應(yīng)用及進(jìn)展熱管是一種高效的傳熱元件，熱管技術(shù)研究的重心已經(jīng)從理論研究轉(zhuǎn)移到應(yīng)用研究，熱管的應(yīng)用 已經(jīng)由航天轉(zhuǎn)向地面，由工業(yè)轉(zhuǎn)向民用。當(dāng)前，熱管在太陽能利用、筆記本電腦CPU的冷卻以及大功 率晶體管的冷卻、化工、冶金、動(dòng)力等領(lǐng)域的應(yīng)用都取得了良好效果 ，熱管在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，將 進(jìn)一步促進(jìn)新型熱管技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。特別指出的是,熱管技術(shù)在太陽能方面的應(yīng)用市場前景尤為 廣闊。 目前太陽能熱管發(fā)電裝置、 太陽能熱管熱水器等產(chǎn)品已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。 最近幾年來， 熱管技術(shù)以其獨(dú)特的性能，在各方面發(fā)展都十分迅速。熱管研究和應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷拓寬，特別是 微型熱管技術(shù)的出現(xiàn)，使得熱管在醫(yī)療手術(shù)、電子裝置芯片、筆記本電腦CPU的冷卻、電路控制板的 冷卻、核電工程中的應(yīng)用得到了極大的發(fā)展 。毋庸置疑，21世紀(jì)熱管技術(shù)必將朝著更高效、更普及、 微型化、大規(guī)?；姆较虬l(fā)展。5 41. 2熱管換熱器由熱管元件組成的，利用熱管原理實(shí)現(xiàn)熱交換的換熱器稱之為熱管換熱器。一般情況下，它有一 個(gè)矩形的外殼，在矩形外殼中布滿了帶翅片的熱管，熱管的布置可以是錯(cuò)列呈三角形的排列，也可以 是順列呈正方形排列。在矩形殼體內(nèi)部的中央有一塊隔板把殼體分成兩個(gè)部分，形成熱流體與冷流體4 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙的通道。當(dāng)熱冷流體同時(shí)在各自的通道中流過時(shí)，熱管就將熱流體的熱量傳給了冷流體，實(shí)現(xiàn)了兩種 流體的熱量交換。 熱管換熱器是由美國發(fā)明的，最初被用于航天技術(shù)和核反應(yīng)堆，以解決向陽面和背陰面受熱不均 勻。它是一種新型的換熱器，于 70 年代初才開始應(yīng)用于工業(yè)中作為節(jié)能設(shè)備。雖然熱管換熱器在工 業(yè)中應(yīng)用時(shí)間不長，但發(fā)展速度很快。熱管換熱器的最大特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、換熱效率高，在傳遞相 同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量少于其他類型的換熱器，換熱流體通過換熱器時(shí)的壓力損失 也比其他換熱器小，因而動(dòng)力消耗也小。熱管換熱器的這些特點(diǎn)正越來越受到人們的重視，是一種應(yīng) 用前景非常好的換熱設(shè)備。20 世紀(jì) 90 年代被用于民用空調(diào)，由于其優(yōu)越的導(dǎo)熱性，受到越來越廣泛 的重視，目前在計(jì)算機(jī)、雷達(dá)等高科技領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。1.2.1 熱管換熱器的基本特性6（1） 熱管換熱器可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開， 在運(yùn)行過程中單根熱管因?yàn)槟p、 腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞時(shí)基本不影響換熱器運(yùn)行。熱管換熱器用于易然、易爆、腐蝕性強(qiáng)的流體 換熱場合具有很高的可靠性。 （2）熱管換熱器的冷、熱流體完全分開流動(dòng)，可以比較容易的實(shí)現(xiàn)冷、熱流體的逆流換熱。冷熱 流體均在管外流動(dòng)，由于管外流動(dòng)的換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于管內(nèi)流動(dòng)的換熱系數(shù)，用于品位較低的熱能回收 場合非常經(jīng)濟(jì)。 （3）對(duì)于含塵量較高的流體，熱管換熱器可以通過結(jié)構(gòu)的變化、擴(kuò)展受熱面等形式解決換熱器的 磨損和堵灰問題。 （4）熱管換熱器用于帶有腐蝕性的煙氣余熱回收時(shí)，可以通過調(diào)整蒸發(fā)段、冷凝段的傳熱面積來 調(diào)整熱管管壁溫度，使熱管盡可能避開最大的腐蝕區(qū)域。1.2.2 熱管換熱器分類(1) 按形式分:整體式熱管換熱器、分離式熱管換熱器、回轉(zhuǎn)式熱管換熱器等。 （2）按功能分：氣-氣式換熱器、氣-液式換熱器、氣-汽式換熱器等。 根據(jù)具體工況設(shè)計(jì)的熱管換熱器結(jié)構(gòu)及外形形式多樣，圖 1-3、圖 1-4 分別為應(yīng)用最為廣泛的氣 -氣熱管換熱器外形示意圖和氣-液熱管換熱器外形示意圖。5 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙圖 1-3氣-氣熱管換熱器圖 1-4氣-液熱管換熱器圖 1-3： 熱管氣-氣換熱器是單管組合式熱管換熱器中的一種氣-氣熱管換熱器，也是目前應(yīng)用 最為廣泛的一種余熱回收設(shè)備,它利用鍋爐、加熱爐等排煙余熱預(yù)熱爐內(nèi)的助燃空氣，不僅可提高爐 子的熱效率，還可以減輕對(duì)環(huán)境的污染。 圖 1-5： 是熱管氣-氣換熱器用于回收鍋爐煙氣余熱， 得到的熱空氣用于鍋爐助燃的流程示意圖。6 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙圖 1-5熱管氣-氣換熱器流程示意圖7-8熱管氣-氣換熱器綜合起來有如下一些特點(diǎn)：傳熱性能高。由于熱管氣-氣換熱器的加熱段和冷凝段都有帶翅片，大大擴(kuò)展了換熱表面，因 此，其傳熱系數(shù)比普通光管氣-氣換熱器的要大好多倍。 對(duì)數(shù)平均溫差大。由于熱管氣-氣換熱器可以方便地做到冷流體與熱流體的純逆向流動(dòng)，這樣 在相同的進(jìn)、出口溫度條件下，就可以產(chǎn)生最大的對(duì)數(shù)平均溫差。 傳熱量大。由于熱管氣-氣換熱器的傳熱系數(shù)和對(duì)數(shù)平均溫差大，因此，傳熱量就大。 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。由于熱管氣-氣換熱器所傳輸?shù)臒崃看?，因此在傳輸同樣的熱?情況下，熱管氣-氣換熱器就顯得體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)非常緊湊，因而金屬的消耗量小，占地面積 也就大大減少。熱管氣-氣換熱器這一獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)就使其在余熱回收等應(yīng)用領(lǐng)域開辟了廣闊的天地。 便于拆裝、檢查和更換。熱管氣-氣換熱器是由許多根獨(dú)立的換熱元件-熱管按著一定的排列方 式組成的。因此更換部分熱管不會(huì)影響熱管氣-氣換熱器整體的正常工作。 熱管氣-氣換熱器具有很大的靈活性。 可以根據(jù)不同的熱負(fù)荷和氣體的流量將幾個(gè)熱管氣-氣換 熱器串聯(lián)或并聯(lián)起來使用。 1.2.3 熱管式換熱器與其它類型換熱器比較97 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 1-1 各種換熱器比較備注：表中括弧中的數(shù)字表示品質(zhì)因數(shù)，最好為 5，最差為 0；總計(jì)因數(shù)越高，其綜合性能越優(yōu)良.類型壓降 傳熱系數(shù) 維修評(píng)定項(xiàng)目價(jià)格 輔助動(dòng)力 交 叉 污 傳熱面積/ 總計(jì) 染 單位體積 15蓄 熱 中(3) 式 管 殼 高（2） 式 輔 助 低（4） 流 體 式 板 翅 低（4） 式 熱 管 低（4） 式 1.2.4高（4）高（2）高（2）有（0）有（0） 高（4）高（4）中（3）中（3）無（5）無（5） 低（2）24低（2）高（2）高（2）有（0）無（5） 中（3）18中（3）中（3）高（2）無（5）無（5） 很高（5） 27高（4）很低（5） 中（3）無（5）無（5） 高（4）30熱管換熱器技術(shù)展望近年來，熱管換熱器熱加工工藝模擬不斷向廣度、深度拓展，其技術(shù)發(fā)展趨勢是： (1)宏觀-中觀-微觀 已普遍由建立在溫度場、 速度場、 變形場基礎(chǔ)上的旨在預(yù)測形狀、 尺寸， 輪廓的宏觀尺度模擬(mm-m 級(jí))進(jìn)入到以預(yù)測組織、結(jié)構(gòu)、性能為目的的中觀尺度模擬(毫米量級(jí))及微觀尺度模擬(微米量級(jí))階 段。 (2)單-分散-耦合集成 模擬功能已由單一的物理場模擬普遍進(jìn)入到多種物理場相互耦合集成的階段， 以真實(shí)模擬復(fù)雜的 熱加工過程。 (3)共性、通用-專用、特性 由于普通鑄造、沖壓、鍛造工藝模擬的日益成熟及商業(yè)軟件的出現(xiàn)，熱管換熱器研究工作的重點(diǎn)8 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙和前沿已由共性通用問題轉(zhuǎn)向難度更大的專用特性問題。 主要方向一是解決特種熱加工工藝(如壓鑄、 金屬型鑄造、楔橫軋等)模擬及工藝優(yōu)化問題；二是解決加工件的缺陷(混晶、回彈、熱裂、冷裂、變 形等)消除問題。 (4)重視提高數(shù)值模擬精度和速度的基礎(chǔ)性研究 主要有：熱管換熱器熱加工基礎(chǔ)理論、缺陷形成機(jī)理及判據(jù)、新的數(shù)理模型、新的算法、前后處 理等基礎(chǔ)性研究及物理模擬與精確測試技術(shù)等。 (5)重視集成技術(shù)，使熱管換熱器工藝模擬成為先進(jìn)制造系統(tǒng)的重要組成部分包括：在并行環(huán)境下，與產(chǎn)品、模具 CADCAECAM 系統(tǒng)集成，與零件加工制造系統(tǒng)集成，與零 件的安全可靠性能實(shí)現(xiàn)集成。1. 31.3.1換熱器應(yīng)用前景及研究進(jìn)展我國換熱器市場規(guī)模圖1-6我國換熱器產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模圖基于石油、化工、電力、冶金、船舶、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)對(duì)換熱器穩(wěn)定的需求增長，我國 換熱器產(chǎn)業(yè)在未來一段時(shí)期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長。 預(yù)計(jì)到2010年年底， 我國換熱器的市場需求將達(dá)到500 億元。其中，石油化工領(lǐng)域仍然是換熱器產(chǎn)業(yè)最大的市場，其市場規(guī)模在150億元；電力冶金領(lǐng)域換 熱器市場規(guī)模在80億元左右；船舶工業(yè)換熱器市場規(guī)模在40億元以上；機(jī)械工業(yè)換熱器市場規(guī)模約為 40億元；集中供暖行業(yè)換熱器市場規(guī)模超過30億元，食品工業(yè)也有近30億元的市場。另外，航天飛行9 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙器、半導(dǎo)體器件、核電常規(guī)島核島、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏發(fā)電多晶硅生產(chǎn)等領(lǐng)域都需要大量的 專業(yè)換熱器，這些市場約有130億元的規(guī)模10。預(yù)計(jì) 2010年至2020年期間，我國換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均1015%左右的速度增長。到2015年，我 國換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破880億元；到2020年我國換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到1500億元1.3.2 國際市場換熱器發(fā)展情況10。圖1-7國際換熱器分布圖國際換熱器產(chǎn)業(yè)的總市場規(guī)模在500億美元左右。其中，歐盟和美國這兩大市場的規(guī)模約占200 億美元左右，占據(jù)全球換熱器市場近40%的份額。而世界換器市場新的增長點(diǎn)主要集中于中國、俄羅 斯、巴西、印度以及快速發(fā)展的東南亞市場，其中，“金磚四國”約占全球換熱器市場近30%的份額。 單位：億美元圖1-81.3.3國際換熱器市場規(guī)模圖我國換熱器研究進(jìn)展及存在的問題我國換熱器產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，但經(jīng)過10多年的發(fā)展，也取得了較大進(jìn)展。尤其最近幾年來，大10 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙量的強(qiáng)化傳熱技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)裝置，我國換熱器產(chǎn)業(yè)在技術(shù)水平上獲得了快速提升，板式換熱器日漸 崛起。如蘭石換熱設(shè)備公司板式換熱器成功進(jìn)入國內(nèi)核電建設(shè)項(xiàng)目常規(guī)島和核島領(lǐng)域，并陸續(xù)將板式 換熱器用于大乙烯項(xiàng)目、鈦白粉生產(chǎn)線等領(lǐng)域。四平巨元瀚洋板式換熱器公司也成功進(jìn)入大亞灣二期 嶺澳核電站的常規(guī)島和核島領(lǐng)域。 當(dāng)然,與國外換熱器先進(jìn)制造工藝相比,我國換熱器制造技術(shù)還相當(dāng)落后,有待進(jìn)一步改進(jìn)。主要 表現(xiàn)在11:（1）相關(guān)科研人員對(duì)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)的研究不夠重視，例如從基礎(chǔ)物性(尤其是熱物 性)的研究、傳熱與流動(dòng)的研究(釬焊板式換熱器冷凝與蒸發(fā)，纏繞管式換熱器和板翅式換熱器多股介 質(zhì)的傳熱與流動(dòng)),U型管在不同熱處理狀態(tài)的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)、無縫管對(duì)接接頭在繞管狀態(tài)下的應(yīng)變時(shí) 效、加氫換熱器管箱端部螺紋的應(yīng)力分析和應(yīng)力測定等方面都有許多工作要做。 （2）某些制造工藝尚 需突破，例如螺旋板式換熱器碳鋼定距柱的接觸焊、板式換熱器(含板殼式換熱器)的激光焊工藝、細(xì) 管液壓脹管新途徑等。 （3）另外在換熱器制造上，我國目前還以仿制為主，雖然在整體制造水平上差 距不大，但是在模具加工水平和板片壓制方面與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距。第二章2. 1 選擇換熱器類型確定設(shè)計(jì)方案根據(jù)題意，本設(shè)計(jì)中宜選用熱管式換熱器。由于熱管換熱器與其他換熱器比較：具有熱平均溫差 大，傳熱性能高；布置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊，可以改變熱管根數(shù)任意組合，增大換熱面積，故可用較少的 熱管保證熱量的傳遞；工作安全可靠，即使其中一根發(fā)生故障，也不影響整個(gè)換熱器的工作；檢修方 便、維修量少、操控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此熱管換熱器被廣泛應(yīng)用于余熱的回收，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，各 種熱力設(shè)備的排煙、排氣、排水、排渣等，凡是有余熱可回收的地方都可以應(yīng)用。2. 2熱管的設(shè)計(jì)熱管的設(shè)計(jì)主要包括:管殼的設(shè)計(jì)、工作介質(zhì)選擇、吸濾芯材料選擇、中間密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算等（熱管的主要參數(shù)見表 2-1） 。其中熱管直徑、熱管長度、翅片的結(jié)構(gòu)參數(shù) (翅片間距、翅片高度、翅片厚度)決定翅片效率和翅化比,對(duì)熱管換熱器的傳熱及流阻性能 影響較大,并涉及換熱器的緊湊性、投資和運(yùn)行費(fèi)用。 在設(shè)計(jì)熱管時(shí)所依據(jù)的都是經(jīng)驗(yàn),當(dāng)煙氣的流量、溫度一定時(shí),如何確定熱管的直徑、翅片 高度、翅片厚度、翅片間距、熱管管間距、熱管長度等結(jié)構(gòu)尺寸并沒有準(zhǔn)確的依據(jù)。這也影響11 / 44設(shè)計(jì)（論文）專用紙了熱管氣-氣換熱器的應(yīng)用。 表 2-1 使用場合 參數(shù)參數(shù) 管長/mm 管子外徑/mm 壁厚/mm 翅片數(shù)/（片/mm） 翅片高度/mm 翅片厚度/mm 管排數(shù) 管子排列方式 熱管換熱器用熱管主要參數(shù) 工業(yè)大型 裝置 3000-6000 32-51 2.5-6 3或6 15，25 1. 27-2 6, 7, 12 備注空調(diào)及一般 行業(yè) 610-4880 8-25.4 1-1.2, 1.65 8, 11, 14 12.5-14 0.17-0.58 3, 4, 5, 6, 7 錯(cuò)列（多）順列（少）1-1.2mnm 多為 有色金屬煙氣 側(cè)翅片節(jié)距， 一 般為 3-6mm2. 3熱管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法熱管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算的主要任務(wù)在于求取總傳熱系數(shù) U，然后根據(jù)平均溫差 T 及熱負(fù)荷 Q 求得總傳熱面積 A，從而定出管子根數(shù) n。 設(shè)計(jì)中必須考慮的問題有12-13： （1）合適的迎風(fēng)面風(fēng)速，風(fēng)速過高會(huì)導(dǎo)致壓力降過大和動(dòng)力消耗增加，風(fēng)速過低會(huì)導(dǎo)致管外膜傳熱系數(shù)降低，管子的傳熱能力得不到充分的發(fā)揮。一般 而言，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的迎面流體風(fēng)速在 23m/s,工作狀態(tài)下的流體風(fēng)速在一般限制在 610m/s。 （2）熱管的管徑，厚度，以及翅片的間距，高度，厚度等參數(shù)以及腐蝕性會(huì)影響流體的流動(dòng)。 （3）冷流體及熱流體運(yùn)行參數(shù)，包括流量，進(jìn)出口溫度等。 熱管換熱器常用的的兩種基本計(jì)算方法是平均溫差法和傳熱單元數(shù)法，它們都能完成預(yù)熱 器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算。 設(shè)計(jì)計(jì)算是設(shè)計(jì)一個(gè)新的換熱器， 要求確定換熱器所需的換熱面積； 而校核計(jì)算是是對(duì)已有的氣-氣換熱器進(jìn)行校核，以確定換熱器的流體出口溫度和換熱量