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            應用于烘干系統中的翅片管換熱器

            日期:2022-01-11 01:33:00點擊:225

            5.6應用于烘干系統中的翅片管換熱器
            在很多工業部門,尤其在造紙、紡織、乳品、食品加工等輕工部門,烘干設備是不可缺 少的關鍵設備。烘干設備的熱源通常是蒸汽或熱水,此外,導熱油作為一種高溫低壓單相 液態介質,在烘干設備中也廣泛應用。
            烘干機是加熱空氣提供熱風的設備,在空氣側,可以采用空氣的自然對流或強制對流 方式從管內熱介質吸取熱量。不論是何種加熱方式,因為是與空氣換熱,翅片管應該是最 合理的傳熱元件。在烘干設備中應用的翅片管種類很多,主要的結構形式是鋼管/鋁翅 片,其中以碳鋼-鋁軋制復合翅片管性能最優越,因而被廣泛應用。
            為了合理選擇烘干設備和供暖系統,應該深入了解現有系統或設備的能量利用狀況。 下面,以幾個造紙廠的烘干設備為例,介紹相關設備的能源應用情況,為選擇和設計提供 參考。
            56.1造紙機的能源利用
            在造紙廠的生產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。 造紙機就是用蒸汽加熱并烘干濕紙的設備。進入造紙機的含水量約60%的濕紙,在高速 轉動的滾筒外表面上被加熱:一方面,被滾筒內部的高溫蒸汽加熱,同時,被注入滾筒外部 的熱風所烘烤,在內外熱源同時加熱的情況下,濕紙中的水分迅速蒸發,當含水量降至 6%左右,即可從紙機中排岀。
            某造紙廠對一臺1575型紙機進行節能技術改造,該紙機的技術特點是: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,改造后該紙機的紙面 產量為1. 575 mx250 m/min = 393. 75 m2/min,改造后的能源系統如圖5. 6. 1所示。
            因為從鍋爐來的蒸汽有很高的過熱度,經過4蒸汽調溫器后,變0.4 MPa,150龍的 飽和蒸汽。該蒸汽一部分直接進入紙機的滾筒內部,并在滾筒內表面凝結,放出的熱量通 過滾筒的導熱加熱外面的濕紙。另一部分蒸汽進入蒸汽/空氣加熱器中加熱空氣,加熱后 的空氣注入滾筒的外部,向旋轉中的濕紙提供100乞左右的熱風,用于濕紙的烘干。此 外,在蒸汽/空氣加熱器的空氣入口前面,有兩個余熱回收換熱器:一個是熱水/空氣加熱 器,用于回收約H0 的冷凝水余熱,另一個是熱管空氣加熱器,回收約80 T的排氣余 熱用于加熱入口的低溫空氣,因為是氣-氣換熱,故采用熱管式換熱器。如圖5. 6. 1所 示,在該紙機系統中,共有三臺翅片管換熱器順序安裝在一起,其主要設計參數見 表5. 6. 1。

            圖5.6. 1紙機余熱回收系統圖
            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 一蒸汽調溫器;5—鼓風機;6—排氣風機;7—紙機
            5. 6.1三臺翅片管換熱器的設計參數

            序號 項 目 蒸汽/空氣加熱器 熱水/空氣加熱器 熱管空氣加熱器
            1 設備用途 蒸汽加熱空氣 熱水余熱回收 排氣余熱回收
            2 換熱特點 管內蒸汽冷凝 管內熱水冷卻 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 空氣質量流速 /(kg • m" • s'1 ) 3.5 3.5 3.5
            12 空氣側迎面面積/n? 1. 14 1. 14 1. 14
            13 迎風面尺寸/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 16 16 16
             

            序號 項 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 12 4 6
            18 翅片管總數 192 64 96
            19 翅片管基管總面積/ 17.2 5.7 8.6(蒸發段)
            20 翅片管外表面積/㎡ 180 60 90(蒸發段)
            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
            (蒸發段)
             
             
            設計說明:
            (1) 三臺換熱器總傳熱量為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/空氣加熱器熱負荷253.2 kW,蒸汽耗量約450 kg/h??紤]到直接用于滾筒 內部加熱的蒸汽量,該紙機的總蒸汽耗量約為800 - 900 kg/h。

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