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應(yīng)用于烘干系統(tǒng)中的翅片管換熱器

日期:2022-01-11 01:33:00點(diǎn)擊:350

5.6應(yīng)用于烘干系統(tǒng)中的翅片管換熱器
在很多工業(yè)部門,尤其在造紙、紡織、乳品、食品加工等輕工部門,烘干設(shè)備是不可缺 少的關(guān)鍵設(shè)備。烘干設(shè)備的熱源通常是蒸汽或熱水,此外,導(dǎo)熱油作為一種高溫低壓?jiǎn)蜗?液態(tài)介質(zhì),在烘干設(shè)備中也廣泛應(yīng)用。
烘干機(jī)是加熱空氣提供熱風(fēng)的設(shè)備,在空氣側(cè),可以采用空氣的自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流 方式從管內(nèi)熱介質(zhì)吸取熱量。不論是何種加熱方式,因?yàn)槭桥c空氣換熱,翅片管應(yīng)該是最 合理的傳熱元件。在烘干設(shè)備中應(yīng)用的翅片管種類很多,主要的結(jié)構(gòu)形式是鋼管/鋁翅 片,其中以碳鋼-鋁軋制復(fù)合翅片管性能最優(yōu)越,因而被廣泛應(yīng)用。
為了合理選擇烘干設(shè)備和供暖系統(tǒng),應(yīng)該深入了解現(xiàn)有系統(tǒng)或設(shè)備的能量利用狀況。 下面,以幾個(gè)造紙廠的烘干設(shè)備為例,介紹相關(guān)設(shè)備的能源應(yīng)用情況,為選擇和設(shè)計(jì)提供 參考。
56.1造紙機(jī)的能源利用
在造紙廠的生產(chǎn)工藝中需要大量的蒸汽作為熱源,用于造紙過程中的加熱和烘干。 造紙機(jī)就是用蒸汽加熱并烘干濕紙的設(shè)備。進(jìn)入造紙機(jī)的含水量約60%的濕紙,在高速 轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒外表面上被加熱:一方面,被滾筒內(nèi)部的高溫蒸汽加熱,同時(shí),被注入滾筒外部 的熱風(fēng)所烘烤,在內(nèi)外熱源同時(shí)加熱的情況下,濕紙中的水分迅速蒸發(fā),當(dāng)含水量降至 6%左右,即可從紙機(jī)中排岀。
某造紙廠對(duì)一臺(tái)1575型紙機(jī)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造,該紙機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)是:滾筒的寬度 為1 575 mm,滾筒的線速度從原有的150 m/min,提高為250 m/min,改造后該紙機(jī)的紙面 產(chǎn)量為1. 575 mx250 m/min = 393. 75 m2/min,改造后的能源系統(tǒng)如圖5. 6. 1所示。
因?yàn)閺腻仩t來的蒸汽有很高的過熱度,經(jīng)過4蒸汽調(diào)溫器后,變0.4 MPa,150龍的 飽和蒸汽。該蒸汽一部分直接進(jìn)入紙機(jī)的滾筒內(nèi)部,并在滾筒內(nèi)表面凝結(jié),放出的熱量通 過滾筒的導(dǎo)熱加熱外面的濕紙。另一部分蒸汽進(jìn)入蒸汽/空氣加熱器中加熱空氣,加熱后 的空氣注入滾筒的外部,向旋轉(zhuǎn)中的濕紙?zhí)峁?strong>100乞左右的熱風(fēng),用于濕紙的烘干。此 外,在蒸汽/空氣加熱器的空氣入口前面,有兩個(gè)余熱回收換熱器:一個(gè)是熱水/空氣加熱 器,用于回收約H0 的冷凝水余熱,另一個(gè)是熱管空氣加熱器,回收約80 T的排氣余 熱用于加熱入口的低溫空氣,因?yàn)槭菤?氣換熱,故采用熱管式換熱器。如圖5. 6. 1所 示,在該紙機(jī)系統(tǒng)中,共有三臺(tái)翅片管換熱器順序安裝在一起,其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見 表5. 6. 1

圖5.6. 1紙機(jī)余熱回收系統(tǒng)圖
1 一蒸汽/空氣加熱器;2—熱水/空氣加熱器;3—熱管空氣加熱器;
4 一蒸汽調(diào)溫器;5—鼓風(fēng)機(jī);6—排氣風(fēng)機(jī);7—紙機(jī)
5. 6.1三臺(tái)翅片管換熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)

序號(hào) 項(xiàng) 目 蒸汽/空氣加熱器 熱水/空氣加熱器 熱管空氣加熱器
1 設(shè)備用途 蒸汽加熱空氣 熱水余熱回收 排氣余熱回收
2 換熱特點(diǎn) 管內(nèi)蒸汽冷凝 管內(nèi)熱水冷卻 熱管相變加熱
3 空氣流量/(kg • s'1) 4.0 4.0 4.0
4 空氣入口溫度/龍 42 32 20
5 空氣出口溫度/T 105 42 32
6 傳熱量/kW 253.2 40.2 48.2
7 熱流體種類 飽和蒸汽 熱水 熱排氣
8 熱流體入口溫度/T 150 100 80
9 熱流體出口溫度/T 110 60 60
10 熱流體流量/(kg • h-1) 395. 3 864 8 633
11 空氣質(zhì)量流速 /(kg • m" • s'1 ) 3.5 3.5 3.5
12 空氣側(cè)迎面面積/n? 1. 14 1. 14 1. 14
13 迎風(fēng)面尺寸/mxm 1. 14x1.0 1. 14x1.0 1. 14x1.0
14 基管直徑/mm 25x2. 5 25x2. 5 25x2.5
15 翅片高/厚/節(jié)距/mm 12. 5/0. 5/4.0 12. 5/0. 5/4. 0 12. 5/0. 5/4. 0
16 橫向管排數(shù) 16 16 16
 

序號(hào) 項(xiàng) 目 蒸汽/空氣加熱器 熱水/空氣加熱器 熱管空氣加熱器
17 縱向管排數(shù) 12 4 6
18 翅片管總數(shù) 192 64 96
19 翅片管基管總面積/ 17.2 5.7 8.6(蒸發(fā)段)
20 翅片管外表面積/㎡ 180 60 90(蒸發(fā)段)
21 管束縱向厚度/mm 720 240 360
22 外形尺寸高/寬/厚/mm 1 140/1 000/720 1 140/1 000/240 1 140/1 000/360
(蒸發(fā)段)
 
 
設(shè)計(jì)說明:
(1) 三臺(tái)換熱器總傳熱量為253.2 kW+40. 2 kW+48. 2 kW = 341.6 kW,其中,熱水/ 空氣加熱器為40. 2 kW,占總換熱量的11.7%,熱管空氣加熱器為48. 2 kW,占總換熱量 的 14. 1%。
(2) 蒸汽/空氣加熱器熱負(fù)荷253.2 kW,蒸汽耗量約450 kg/h。考慮到直接用于滾筒 內(nèi)部加熱的蒸汽量,該紙機(jī)的總蒸汽耗量約為800 - 900 kg/h

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