3. 选用适合作为翅片管熔盐换热器的翅片管材料和翅片材料。
4. 根据换热器设计手册、传热学等书籍资料,进行翅片管换热器热力计算。
5. 通过计算得到的尺寸参数对翅片管换热器进行结构计算,并用AutoCAD绘制出翅片管换热器机械图。
6. 对于设计出的翅片管用ANSYS进行热应力分析,计算膨胀量等。
2 翅片管熔盐换热器热力计算
2.1 原始数据
2.1.1 设计参数
传热量:Q=10kW
熔盐进口温度:T1i=500℃
熔盐出口温度:T1o=350℃
空气进口温度:T2i=250℃
空气出口温度:T2o=330℃
2.1.2 翅片管参数的选定
奥氏体型不锈钢的耐腐蚀性一般都比较好,它的应用领域也最为广泛的。优秀的力学性能使得它便于进行机械加工、冲压、焊接等。除此以外,它还具有良好的耐高温性能,正好满足了这次熔融盐换热系统所要求的工况。通过查阅GB13296-91,锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管,和比较304、316、316L等等几种常用的奥氏体不锈钢的适用温度和耐腐蚀性,304钢多用于400℃以下的工况,而316钢在427℃-857℃的温度范围内不适合连续使用,316L则在700℃以下的温度都可以连续使用,并且它在二元硝酸熔盐中的耐腐蚀性比316和304钢更加优秀,导热性能也不错,适合作为翅片管的管材。翅片管为316L号钢圆形钢管,翅片型式为等厚度环翅,翅片材料为316L钢片。
在设计选用翅片管参数时,考虑到应尽量选择换热性能好的高效换热表面结构,尽量提高翅片侧的对流换热系数。关于翅片高度和翅片厚度,在实际应用中常根据传热面两侧的换热系数h的相对大小来协调。经验表明:当传热面两侧换热系数h的值相差3-5倍时,采用翅高较小的低翅片管(β≤5)比较合适。此时ηf较高,当h的值相差10倍以上的时候,采用高翅片管比较好,传热面积大,虽然翅高增加,但由于加翅侧h较小,仍可使翅片效率不小。在选择翅片高度时,出了追求翅片效率较高以外,还应尽可能与翅片厚度相匹配。翅片厚度小,单位长度上的翅片数增多,在一定限度内可获得积极效果。翅片厚度一般主要由制造工艺、机械强度、腐蚀性大小及侵蚀裕量等因素决定。机械连接翅片和焊接翅片一般可以为0.3-2mm。流体多灰或具有腐蚀性时取较大值,清洁气流取较小值。[11]源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/
翅片管基管外径:do=0.01m
翅片管基管壁厚:δ=2mm
翅片高度:l=6.8mm
翅片厚度:δf=0.4mm
每米翅片管的翅片数:nf=312
翅片管的导热系数:k=18.4W/mK
2.2 流体的物性参数
熔融盐作为传热蓄热介质,在不同的流动环境和不同的温度下,对传热蓄热起主导作用的各个热物性参数也不同。这里所取的定性温度为二元硝酸熔盐进出口的平均温度。