基于耐火实验炉燃烧余热回收利用装置.docx

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1、北京理工大学珠海学院2011届本科生毕业论文基于耐火实验炉燃烧余热回收利用装置学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院能源与动力工程陈昊铮学 号：职 称：160407103223廖爱群讲师中国珠海二二 年 五 月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于耐火实验炉燃烧余热回收利用装置是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 陈昊铮 日期： 2020 年 5 月 5 日基于耐火实验炉燃烧余热回收利用装置摘 要随着我国经济的不断发展,能源的消耗

2、量越来越大,。现在,在我国各行业环境领域,都推崇使用新技术来解决能耗问题。实验炉是实验室常用的实验炉的排烟温度都很高,实验炉所排除的烟气不能完全的回收和利用。因此,如何使实验炉的排烟热能耗损失降低与提高实验炉的利用率,已经成为了各研究人员在节能环保余热回收的工作中的重要的研究课题。本文首先对我国的能源利用现状、余热回收的工作原理、余热回收利用进行了概述。其次,对实验炉燃烧产生的烟气进行分析,研究燃烧的产物，回收显热和潜热。然后介绍各类换热器，对冷凝式换热器进行设计，本文中的冷凝式换热器采用H型鳍片管换热器。H型翅片管的优点是容易清洗、翅片管耐磨损、助力小。加装冷凝换热器后实验炉的余热回收得到很

3、好的效果，环保效益显著。关键字：余热回收;冷凝式换热器;H型鳍片管Waste heat recovery and utilization device based on fire-resistant experimental furnaceAbstractWith the continuous development of Chinas economy, the consumption of energy is increasing. Now, in our country each profession environment domain, all advocates the use th

4、e new technology to solve the energy consumption question.The experimental furnace is commonly used in the laboratory. The exhaust temperature of the experimental furnace is very high. The flue gas discharged by the experimental furnace cannot be completely recovered and utilized. Therefore, how to

5、reduce the energy loss of flue gas exhaust heat and improve the utilization rate of the experimental furnace has become an important research topic for all researchers in the work of energy saving and environmental protection waste heat recovery.In this paper, the current situation of energy utiliza

6、tion, the working principle of waste heat recovery, and the recovery and utilization of waste heat are summarized. Secondly, the flue gas produced by the combustion of the experimental furnace is analyzed, the combustion products are studied, and the sensible heat and latent heat are recovered. Then

7、, various types of heat exchangers are introduced, and the condensing heat exchanger is designed. The condensing heat exchanger in this paper adopts h-type finned tube heat exchanger. H - type finned tube is easy to clean the advantages of the finned tube wear resistance, small help. After adding co

8、ndensing heat exchanger, the waste heat recovery of the experimental furnace is very good and the environmental protection benefit is remarkable.Key words: Waste heat recovery; condensing heat exchanger; H-type finned tube目录1 绪论11.1 能源利用现状11.2 余热回收的含义11.3 余热回收的发展趋势21.4 余热回收国内发展状况22 实验炉烟气分析和余热计算32.1

9、实验炉燃烧产物计算32.1.1理论空气量32.1.2实际空气量32.1.3理论烟气量32.1.4实际烟气量42.2 实验炉烟气余热计算42.2.1显热计算52.2.2潜热计算63 余热回收装置设计83.1 换热器概述83.2 翅片管换热器概述93.3 换热器设计103.3.1设计参数113.3.2决策变量123.3.3数学模型124 冷凝式换热器结构图175 结论20参考文献21致谢22附录231 绪论1.1 能源利用现状能源是社会发展的重要体现，可以用能源来衡量一个国家的能力。如今，虽然经济发展得越来越好，但是环境污染问题也随之而来，发展和污染在一定程度上会互相影响，如何协调成了一个急需解决

10、的问题，人们也意识到了问题的严重性并对能源利用结构进行了三次调整。(1)第一次能源结构调整发生在十八世纪，此前，柴薪能源是主要能源，经研究改良后以煤为主的化石能源得到了广泛利用并逐渐取代柴薪能源，到了二十世纪九十年代，煤炭产量高达700亿吨，是当时第二大能源总量的九成多。因文艺复兴导致的经济发展缓慢也因本次的能源结构调整得到明显改善，资本主义工业也因此得到高速发展。(2) 第二次调整发生在二十世纪，石油和天然气得到广泛运用，使得内燃机快速发展，同时也促进了经济发展，六十年代，石油的产量和消耗量不断提升，世界经济因此迈向了新高度。(3)虽然经济得到了快速发展，但是环境问题却越来越严重，加上能源危

11、机，能源结构急需调整要实现持续发展，降低化石能源的消耗很有必要。我国资源丰富，但是因为人口众多，能源消耗也是巨大的，至2014年，地质勘查的资金投入高达1145亿元，发现两百多处矿产地。与此同时在油气勘查方面也有了重大突破，在中国，再生能源充足，水能源的储存量居全球首位，可开发量同样可观。在能源结构中，煤的占比接近八成，对比其他国家，发达国家的煤占比只有不到三成，可以看出来我国水平较高。近几年，我国原油生产和消费的占比呈下降趋势，而煤的生产和消费占比较大，除此之外，天然气的生产消费占比逐年提高。1.2 余热回收的含义余热指的是生产过程中释放出来的热量，受技术等因素的影响，导致未被利用。很多过程

12、都会产生余热，因此余热有很多种类，例如化学反应余热、炉渣余热等等。经调查，各热量资源占其燃料所需消耗的总量的17%67%，可以回收的余热资源达六成，余热回收可以提高效率，减少污染，符合可持续发展，而且余热回收技术有很大提升空间，余热回收的潜力也是很大的。1.3 余热回收的发展趋势最近几年，我国政府提倡可持续发展，鼓励环保，既要保持经济的平稳发展，又要节省能源，目的在于改善环境污染问题，缓解温室效应等等。因此，低碳环保，节约能源是各行各业的主题。大量的可回收利用热量在生产中产生，还有一些包含可回收能量的中间产品，回收并重新利用这些能量的能力体现了企业技术的现代化程度。不止是我国，世界各地都在为绿

13、色发展努力，在绿色发展中，余热回收是重要环节，因为节约能源是绿色发展的根本，余热回收利用率达到六成，是大部分企业都会用的节约能源方法。现在，余热回收技术普遍存在于各行各业，为提高余热回收效率，越来越多企业投资研发更高效的余热回收设备，只要大家都重视起来，相信余热回收会有广阔前景1。1.4 余热回收国内发展状况目前中国占全球能源消费量的23.2%1我国在能源利用方面还有很多问题，利用率和经济效益较低是主要问题，要更高效改善我国能源问题，节约能源并提高能源利用率是根本。在我国，工业的能源消耗占比最大，高达七成，而且工业在生产过程中产生的污染物也是最多的，我国能源综合利用率比发达国家落后近20年2,

14、因此要提高能源利用率，节约环保，工业领域是重点。对比其他国家的先进水平，我国主要的工业产品的平均能源消耗高三成左右。导致这个问题的因素有很多，生产工艺水平不够先进，产业结构不完善等，除此之外，余热回收利用率较低，导致能源不能充分有效利用，这也是能源消耗大的主要因素。我国能源利用率比发达国家的低接近一成，有一半还多的能源在生产过程中以余热形式浪费掉，全球的一次能源在转化后有72%的余热未被利用3。如今，节能环保是全世界各国的发展趋势，是急需解决的大问题，也是各国家地区的重要任务，各国都在想办法把生产消耗的能源降到最低，尽量做到环保。与此同时，越来越多有关环保的专业出现在各大高校，为节能技术的研发

15、与提高培养人才。大家对节能的意识越来越高，选择动力工程相关专业的学生逐渐增多，通过学习节能的相关知识，以后在工作生活中为大家做一些贡献，余热回收的前景是很广阔的4，节约能源，而且能改善环境污染，相信在大家的努力之前，余热回收会发展得越来越好。2 实验炉烟气分析和余热计算2.1 实验炉燃烧产物计算 天然气是一种混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占大多数，另外少量的乙烷丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氢气和水，以及数量的惰性气体5。实验炉天然气完全燃烧后会产生烟气。氮气,水蒸汽,二氧化碳和二氧化硫为完全燃烧后产生烟气的主要成分。如果不完全烟气中会存在一氧化碳、氢气、甲烷等气体6。燃烧充

16、分有剩余的空气和氧气，这是实际空气量。2.1.1理论空气量： 表2-1天然气的成分以及体积分数7燃气成分CH4C2H6C3H8C4H10C5H12CO2N2体积分数（%）96.231.770.300.140.130.470.96完全燃烧1Nm3天然气需要的理论空气量：Vko=1122CH4+3.5C2H6+5C3H8+6.5C4H10+8C5H12=9.63Nm3Nm3( 21 )2.1.2实际空气量：为了使实验炉的燃烧充分，通常都会加大实验炉的送风量使它比理论的空气量要大。过量空气的系数为实际空气量/理论空气里，用a表示，a通常为1.05-1.25。Vk=avk0=10.112.04Nm(

17、22 )2.1.3理论烟气量：RO2是三原子气体。在理论空气量下,气体燃烧后的烟气中含有氮气 、二氧化碳和三原子气体8。三原子气体体积为:VRO2=VCO2 + VSO2=0.01C02+C0+mCmHn+H2S=1.02Nm3( 23 )VH2O0=H2+H2S+n2CmHn+120dq+Vkoda=2.00Nm3Nm3( 24 )上式中：H2氢气体积分数，(9%)；dq燃气的含湿量(kg/Nm3),取0.02kg/Nm3；da空气的含湿量(kg/Nm3),取0.01kg/Nm3；氮气的体积为：VN20=0.01N2=0.79VKO=7.62Nm3( 25 )燃烧炉充分燃烧每1Nm3天然气时

18、产生的理论烟气量为:VyO=VRO2+VH2O0+VN2O=10.65Nm3( 26 )2.1.4实际烟气量：因为空气中H2S、CmHn、CO2、CO的含量较少,可忽略不计,因此在实际的燃烧过程中,烟气中的三原子气体体积9,仍然可按公式(2-6)计算水蒸气的体积为:VH20=0.01H2+H2S+n2CmHn+120dg+aVk0da=2.16Nm3( 27 )氮气体积为:VN2=0.01N2+0.79aVKO=8.28Nm3( 28 )过量氧气的体积为: VO2=0.21a-1Vko=0.20Nm3( 29 )实验炉实际的烟气量为:Vy=VRO2,+VH20 +VN2+VO2=11.76Nm

19、3( 210 )2.2 实验炉烟气余热计算某实验炉额定实验炉燃烧蒸汽温度为194摄氏度,额定实验炉燃烧蒸汽压力为1.25,额定实验炉燃烧蒸发量为2,出口排烟温度为180摄氏度,额定工况下实验炉燃烧天然气用量为160Nm3,然后计算实验炉的烟气余热。表2-2 实验炉每小时燃烧生成的烟气量和燃烧需空气量(Nm3)项目空气量N2CO2O2水蒸气烟气总量理论数值1540.841218.80163.760.00320.721703.28a=1.101694.921340.52163.7632.36344.901881.54a=1.201849.011462.25163.7664.72346.752037

20、.47表2-3 a=1.1时实验炉燃烧后烟气成分百分比项目N2CO2O2水蒸气烟气总量容积分数71.25%8.70%1.72%18.33%100.00%摩尔质量28.0144.0132.0018.0227.64质量分数72.20%13.86%1.99%11.95%100.00%由表2-2和表2-3得知,水蒸气与过量空气系数a无关,随过量空气系数a增高,水蒸气的体积分数减小。2.2.1显热计算理想摩尔比热和其质量分数： Cp, mi=R(ai+iT+yiT2+iT3+iT4)( 211 )Cpi=CP,mMi( 212 )上式中：ai、i、yi、i、i烟气某一组分比热系数;Mi烟气的摩尔质量,k

21、g/mol；CP,m烟气在某一温度下的摩尔比热,kJ/(molK)；Cpi烟气某一温度下的质量比热，kJ/(kgK)；T烟气的绝对温度,K;真实摩尔比热和其质量分数:Cp=Cpiri( 213 )上式中：ri烟气各组分的质量分数。a取1.1时,烟气的露点温度为5760。分别取60、50、40、30、20的排烟温度,以及额定排烟温度180比较烟气的比热,由(2-11)(2-13)的公式计算,如表24所示。表2-4 烟气的定压比热CP温度1806050403020二氧化碳0.980.8790.8690.860.850.84水蒸气1.9281.8741.8711.8761.8641.861氧气0.9

22、580.9250.8230.9210.9180.916氮气1.051.041.041.041.041.04烟气1.1351.1071.1051.1031.1021.1烟气的显热： Qxr=CpmT( 214 )回收的显热：xr=QxrQdr100%( 215 ) 表2-5 各排烟温度下烟气的显热损排烟温度/1806050403020显热量/GJ1.1140.8040.7780.7530.7280.703可回收量/GJ0.0000.3100.3350.3610.3860.411效率提高/%0.0005.6406.1106.5707.0307.4902.2.2潜热计算在冷凝式换热器中,如果要提高换

23、热器的余热回收效率，就降低排烟温度，待排烟温度低于露点温度，水蒸气冷凝释放汽化潜热10。Qqr=mH2OY( 216 )实验炉提高的热效率：qr=QqrQxr100%( 217 )为了确定该燃气实验炉排烟余热回收,五种排烟温度下的实验炉提高热效率百分比,由图2-1,在20-60曲线的变化，待排烟温度低于露点温度时水蒸气冷凝释放汽化潜热。实验炉的热效率提高。同时当露点温度低高于烟气回收温度时热效率要低很多，这显示出汽化潜化损失比烟气显热损失大。排烟温度（）图2-1 不同排烟温度下的实验炉热效率提高百分比在冷凝换热过程中水蒸气到壁面冷凝后凝结陈水珠，随着冷凝换热的进行凝结水珠形成液膜，液膜附近的烟

24、气随着换热的进行水蒸气含量降低，然后由不凝性气体组成气膜，这时水蒸气穿过两膜会产生冷凝现象，增加烟气凝结换热助。从图2-2中可得，空气过量系数增加，水蒸气体积分数减少，凝结换热减弱，同时空气过量系数减少使烟气量减少，烟气的流逝减少，所以烟气与壁面接触时间增加，使换热充分，所以换热系数不应该太高。 图2-2 不同空气过量系数下烟气中水蒸气体积分数3 余热回收装置设计3.1 换热器概述 热交换器是指将某一种热流体的部分热量传递到冷流体的设备。在这种设备中,有两种或者以上的不同温度的流体在换热器中进行热量交换共同传热。在换热器中温度高的流体有比较高的热量，然后在共同传热的过程中释放热量，温度较低的流

25、体热量较低，在共同传热中吸收热量，换热器是的目标是流体换热,其普遍应用在工业生产中,、换热器行业涉及30多种产业，合理热交换并且利用与回收余热,可以更大的发掘能源利用的潜力,。随着我国的科学技术的发展，换热器需要满足各种各样的要求，我国的换热器行业达到一定的水平。虽然有各种各样的换热器,但是换热器还可按照其一些相同特征进行区别到11。（1） 按材料分为：塑料类换热器金属类换热器（2）按用途分类可分为：余热器蒸发器冷凝器（3）按方向分为：顺流式逆流式错流式混流式 图3-1流体的流动方式顺流式：平行同一方向流动从而进行热量传递，如图31（a）逆流式：平行相反方向流动从而进行热量传递，如图31（b）

26、错流式：相互垂直交叉从而进行热量传递，如图31（c）(d)(e)混流式：既有顺流又有逆流从而进行热量传递，如图31（f）（g）12(4)根按照热量传递的方式可分为：蓄热式换热器、间壁式换热器、混合式换热器。蓄热式换热器:温度高的流体将热量传递到壁面上释放热量，壁面就具有较高的热量，冷流体经过壁面时吸收壁面的热量。混合式换热器:两流体触换热流体释放热量，冷流体吸收热量。有水水混合式以及汽水混合式，在动力工程、空调工程中运用较多。间壁式换热器:两冷热流体中有固定的间壁，热流体在一端流过壁面释放热量，壁面中的热量传递到另外一端的冷流体，冷流体吸收热量，通过壁面进行热量传递。冷热流体是相互独立,因此使

27、用范围广泛、是使用量最多的一类换热器。复式换热器是既有水水混合又有汽水两种换热方式，有很好的换热效率和稳定性7。实验炉用冷凝式换热器，水作为冷却介质时冷凝换热器具有冷凝效果好,不存在换热器管壁热阻与污垢热阻李,所以换热系数较大,回收大量的热能13，余热回收能达到比较好的效果。在余热回收的过程中烟气经过水洗之后,实验炉燃烧后的污染物在溶解水中,环保和节能效果显著,并且烟气中冷凝出来的水也可被利用。本文在研究实验炉余热回收装置时时,选择翅片管式等换热器作为研究对象。3.2 翅片管换热器概述翅片管换热器加翅片到热管外，它的壳体可有可无。翅片管换热器在各行各业中普遍运用。翅片管热交换器的的翅片管由翅片

28、与基管组成14，流体通过翅片和管壁换热，翅片增大了传热面积，可以让换热器的体积减少，节省空间，让冷热流体更好的传递热量15。若流体与气体换热，则液体换热系数通常比气体一侧大十倍之上，增加换热系数较弱的一侧对强化强热有影响。在间壁式冷凝换热器中，显热和潜热是靠热管壁面把热量传递给水，烟气与管壁的热助力是影响传热效果的重要因素，与光管相比面积较大，增强整个传热过程，在总传热量一定的情况下，可以使金属消耗量大大减少，体积也减少，适应性提高。从结构的型式上，翅片管换热器可以分为横向与纵向两大类。(1)整体翅片管是翅片和管子通过加工而形成，翅片管不存在接触热阻传热、机械性能都比较好，但是整体翅片管工艺难

29、度与制造成本都比较高。(2)焊接翅片管是通过焊接而形成的，拥有很好的传热和机械性能，在日常中换热器中经常使用焊接翅片管。但是焊接会产生焊渣，焊渣会影响换热器的换热质量。(3)高频焊翅片管是利用高频电感应让翅片与管熔化并加压融为一体。高频翅片管制造简单拥有较好的传热和机械性能。(4)机械连接翅片管一般会有镶嵌式、绕片式和套片式三类。3.3 换热器设计 冷凝式节能器主要选择管式换热器。因为光管的热流体和冷流体传导热量的温差比较小，换热管束选择增大受热面积来提高传热效率16如今冷凝式换热器的热管主要分为螺旋翅片以及H型翅片。H型翅片管的优点是容易清洗、翅片管耐磨损、助力小，缺点是造价比较高并且制作效

30、率低17。螺旋翅片管的有点是制作效率比H型翅片管改、结构更为紧凑、造价比较低，缺点是烟气助力比较大。换热器管型普片采用光管、H型鳍片管和螺旋肋力管。光管成本低但是烟助力、磨损都比较大。螺旋肋片耐磨性好，制造简单，成本低但是积灰严重，烟气助力大。H型鳍片管18的综合性能好，体积小，空气助力小，积灰少但是焊接比较复杂。综合上述，H型鳍片管式性能最好的管型。本文中的冷凝式换热器采用H型鳍片管如图32所示,其鳍片管顺列布置,从而减少系统烟气阻力，是一种扩展的受热面,具有良好的热传导性能。节能器和烟道均选择不锈钢材料，烟气经过冷凝式节能器后，烟气温度可以由180摄氏度降低至60摄氏度左右。图 3-2H型

31、鳍片管的结构示意图3.3.1设计参数H型鳍片管结构布置示意如图3-3所示,其中：A鳍片的宽度;G开缝的宽度;h鳍的高度;S1管束的横向节距;S2管束纵向节距;鳍片的厚度;P鳍片的节距;d基管的外径;t基管的厚度;图3-3H型鳍片管结构布置图3.3.2决策变量结合H型翅片管，设计时考虑管的变量是决定管的各种因素S1、S2、G、A、h、d、t、P是影响磨损寿命的因素S1、S2、h、A、P、是影响换热性能的因素，分水系由S1、S2决定19。3.3.3数学模型(一)、能量平衡理论及热平衡计算:由热力学第一定律与能量守恒原理,烟气降低传递的热量等于水温度升高时吸收的热量：Q=CyVy(hy1-hy2)=

32、 CwdDw(tw2-tw1)( 31 )上式中:d分水系数;Cy实验炉烟气的流速,m/s;hy1实验炉烟气进口焓值,kJ/kg;hy2实验炉烟气出口焓值,kJ/kg;Vy实验炉烟气的体积流量,m3/s;Cw实验炉水比热容,kJ/(kg.K);Dw实验炉水质量流量,kg/s;tw1实验炉水进口温度,;tw2 实验炉水出口温度,;传热方程式所得的关系式如下:Q= KAt( 32 )上式中：A H型鳍片管换热器传热面积,m2tH型鳍片管换热器对数传热温差,单位:;K以鳍片侧为基准的传热系数,kW/(m2.K);(二)、传热系数的计算传热系数由烟气一侧的换热系数、管内水侧的换热系数和管子的壁面导热系

33、数组成：K=11hi A0Ai+12gtlndd-2t+1h00( 33 )上式中：A0换热烟气侧换热总面积,m2;Ai换热水侧换热总面积,m2;hi水侧的放热系数,w/(m2.K);ho烟气侧的放热系数,w/(m2.K);d管子的外径,m;t管子的厚度,m;G管子的导热系数,w/(m.K);0肋化系数;L管子长度,m。(b)根据文献调研20烟气侧的传热系数关联,式如下：ho=Nu.qde( 34 )NU=3.8628Re0.3092( 35 )Re=cydevy( 36 )特征尺寸为：de=2(A-)(P-)A-+(P-)( 37 ) 上面各式中：鳍片厚度,m； q鳍片的导热系数,w/(m.

34、K)；de当量直径,m； cy烟气流速,m/s；P鳍片管节距,m；vy烟气运动粘度,m2/s；A鳍片宽度,m；(c)H型鳍片管换热器的内部流过的给水的传热系数的计算公式hi=Nuf.dig( 38 )Nuf=0.023Ref0.8pr0.4,Ref104( 39 )Nuf=0.012(Ref0.87-280)pr0.41+dil3/2prfprw0.11( 310 )Nuf=1.86Ref1/3pr1/3dil1/3fw0.11,Ref2300( 311 )上式中： g管子的导热系数,W/(m.K)；di管子内径,m；Ref管内流体的雷诺数；prf以管内流体平均温度计算的普朗特数；prw以壁面

35、温度计算的普朗特数；f以管内流体平均温度计算的动力粘度, KJ/m.s；fw以壁面温度计算的动力粘度, KJ/m.s；(三)、结构面积的计算(a) 鳍片管内表面积为：Ai=(d-2t)( 312 )(b) 鳍片的面积与管外壁的表面积为A0=A1+A2( 313 )A1=d(P-)+G/( 314 )A2=2Ah-0.25d2-G(h-d)+2(A+h-G/P( 315 )0=(A1+fA2)/A0( 316 )肋的效率n可由下式计算：f=th(mre)mre( 317 )上式中：m为常量,值为2h0qrere3/2；A1鳍片面积,m2；A2管外壁表面积,m2；H高度，m；G开缝宽度，m；(四)

36、、传热温差的计算:H型鳍片管的对数平均温差：t=t1-t2lnt1t2( 318 )上式中：t1烟气出口温度-水的进口温度；t2烟气进口温度-水的出口温度；（4）约束条件烟气流速：烟气流速的上下限由管的磨损以及堵灰条件决定。分水流量：为了确保传热和流动稳定，分水系数一般不大于0.5。换热器出水温度：为了防止产生水冲击现象产生，出口水温应该要低于其工作压力下的饱和温度，并且保留余量。管子最低壁温：为了避免低温腐蚀，但因为管子最低壁温与水温接近，所以其可按照进水温度约束。（5） 计算方法设计过程为根据水的进口温度和烟气的进口温度然后通过烟气的露点温度假设烟气的温度温，但要确定允许的误差范围。由（3

37、-1）可得总传热量Q1;假设一组变量，鳍片的宽度；开缝的宽度；鳍的高度；管束的横向节距；管束纵向节距；鳍片的厚度；鳍片的节距；基管的外径；基管的厚度；管子长度；分水系数。 计算得出水的出口温度；然后得到烟气和水的定性温度从而计算出总传热系数Q：由(3-5)得到新的换热量Q2;比较Q1和Q2这两个参数是否在一定的误差范围内，如果不在允许范围内，则需要对出口烟温进行修正，且另外进行假设；如果满足误差的要求，就可得到一组决策变量的值，将外来热量视为余热利用，那么新蒸气等效热降降低，装置的效率增大，热效率降低。图3-4换热器设计迭代程序图4 冷凝式换热器结构图图4-1 冷凝换热器俯视图图4-2 冷凝换

38、热器正视图图4-3 冷凝换热器侧视图图4-4 冷凝换热器立体图图4-5 H型鳍片管排列三维图图4-5 冷凝换热器剖面三维图5 结论在本次设计中设计出H型鳍片管换热器，得出实验炉加装余热回收装置后讲烟气和水进行换热为进水提供加热能，提高实验炉的余热回收效率，减少能量的损失。排烟温度低于露点温度时水蒸气冷凝释放汽化潜热以尽可能得回收潜热。采用冷凝式换热器可以提高热效率，节能减排，使烟气余热回收提高排烟洁净度和减少燃料。燃烧炉加装余热回收装置后极大得减少排烟对大气的污染，效果显著。鳍片的宽度；开缝的宽度；鳍的高度；管束的横向节距；管束纵向节距；鳍片的厚度；鳍片的节距；基管的外径；基管的厚度；管子长度

39、；分水系数变量影响着H型换热器的经济性，要对变量不断优化，完成整个设备的优化。参考文献1BP世界能源统计年EB/OL2孟嘉.工业烟气余热回收利用方案优化研究D.武汉：华中科技大学，2008.3于文博.催化裂化余热锅炉的技术特点J.石化技术，2018（8）;43.4唐群.能源利用现状与对策J.四川水泥,2015:292.5凤凰网财经.中国常规能源构成：天然气资源EB/OL .2011.03.20.6王峥.燃气锅炉不完全燃烧现象的浅析J.区域供热,2015:101-102+113.7高冲.天然气烟气余热的简化计算方法J.建材发展导向（下）,2017(9)8徐阶.天然气组分对贸易体积和能量计量的影响

40、研究J.计量技术,2015:18.9胡震岗.燃料与燃烧概论M.北京；清华大学出版社，1995.10：43-5110吴明华，王国志，于兰英，柯坚，.冷凝式燃气热水器的热工性能实验研究机械设计与制造J.机械设计与制造,2013（12）：90.11史美中,王中铮.热交换器原理与设计（第4版）M.南京;东南大学出版社,2009:2-3.12刘纪福.翅片换热器的原理与设计M.黑龙江:哈尔滨工业大学出版社，2003.13杨文静,王赫,丛培武,周新宇,徐跃明.翅片管换热器的结构优化J.金属热处理,2017(4)14陈学东.我国大型换热器的技术进展J.合肥通用机械研究院.机械工程学报2013,49（10):1

41、34-143.15余建祖.热换热器原理与设计M.北京：北京航空航天大学出版社,2006：1-5.16宋丹丹,俞增盛.冷凝式节能器在燃气锅炉余热回收中的应用J.上海节能,2015(05):45-48.17张知翔，王玉刚，赵钦新.H型鳍片管传热性的数值模拟及验证J.动力工程报，2010（5）：368-37118东方日立锅炉有限公司。H型鳍片管p.中国：CN 202485527 U,2012.10.10.19牛天况，王振滨.H型鳍片传热的分析和计算J.锅炉技术,2012(43)第一期.20杨文静,王赫,丛培武,周新宇,徐跃明.翅片管换热器的结构优化J.金属热处理,2017(4)致谢在这段充满奋斗的历

42、程中，带给我的学生生涯无限的活力和收获。在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和教师的帮忙下度过了。尤其要强烈感激我的论文指导教师廖教师，没有她对我进行了不厌其烦的指导和帮忙，无私的为我进行论文的修改和改善，就没有我这篇论文的最终完成。在此，我向指导我的教师们表示最衷心的感激！同时，我也要感激本论文所引用的各位学者的专著，如果没有这些学者的研究成果的启发和帮忙，我将无法完成本篇论文的最终写作。至此，我也要感激我的朋友和同学，他们在我写论文的过程中给予我了很多有用的素材，也在论文的排版和撰写过程中供给热情的帮忙！金无足赤，人无完人。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各

43、位教师和同学批评和指正！附录一外文文献以及翻译1. Heat ExchangersHeat exchangers are most commonly used to transfer heat from combustion exhaust gases to combustion air entering the furnace. Since preheated combustion air enters the furnace at a higher temperature, less energy must be supplied by the fuel. Typical technologies used for air preheating include re