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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：413

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單相液態(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流或強(qiáng)制對流方式從管內(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，變為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)
表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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