摘要：对燃气锅炉烟气侧冷凝换热过程进行了分析，介绍了翅片管式冷凝换热器传热设计和结构设计。以企业燃气锅炉尾部烟气冷凝余热回收为研究对象，对烟气冷凝余热潜力进行分析计算，并设计出翅片管式冷凝换热器的结构尺寸，为燃气锅炉冷凝换热器的设计提供理论计算方法。
关键词：翅片管式换热器；传热设计；结构设计
换热器是热量交换重要设备，在工业用途中十分常见，如蒸发器、冷凝器等。其中冷凝式换热器由于能对换热流体的显热和潜热进行热回收，因此在锅炉余热回收工程中得到广泛应用。针对我国锅炉热效率较低、能耗较高的现状，应大力发展冷凝热回收技术。冷凝式换热器作为燃气锅炉冷凝余热回收的核心换热设备，其换热性能直接影响整个锅炉的性能，因此，冷凝式换热器的合理设计和改进对提高燃气锅炉热效率和能源利用率具有重大意义。
Hirasawa[1]等人计算出垂直翅片上凝结水的流动及传热模型，结果显示翅片间距减小换热增强。Mori及Beckett[2,3]等人通过数值计算方法对冷凝换热器的结构进行优化设计。王丽[4]设计了一种烟气导流装置应用于燃气热水器。王臣采用多岛遗传算法对板翅式换热器进行优化设计[5]。戴鹏飞对直接接触式冷凝换热器系统进行热力及水力计算[6,7]。崔永章、钱申贤对翅片管换热器的冷凝传热进行了试验研究[8]。现有对冷换热器的结构等研究各有侧重，为燃气锅炉翅片管式冷凝换热器的设计研究提供了理论指导。本文以企业燃气锅炉尾部烟气冷凝余热回收为研究对象，对烟气冷凝余热潜力进行分析计算，并设计出翅片管式冷凝换热器的结构尺寸，为燃气锅炉冷凝换热器的设计提供理论计算方法。
1 烟气侧冷凝换热过程
对于燃气锅炉烟气中水蒸汽的体积分数为15%~20%，而其余部分为不凝结气体，故该冷凝换热过程为含不凝结性气体的水蒸汽冷凝换热。
在换热过程中水蒸气在换热器表面发生膜状凝结或珠状凝结。在实际生产过程中一般发生膜状凝结。可以采用Colburn-Hougen模型分析烟气在换热器中的凝结换热规律[11]。
作者：张静雅