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煅后焦是石油焦经高温煅烧后的产物,是铝电解阳极、炼钢用石墨电极和增碳剂的重要基础材料。当煅后焦从罐式煅烧炉进入换热器时,温度在1273K以上,携带大量的热量。因此实现煅后焦余热的高效回收利用对节能减排、提高煅后焦的品质都有重要意义。目前在工业生产中,高温煅后焦是通过高温煅后焦换热器来实现余热回收利用。高温煅后焦换热器由内、外换热器两部分组成。外换热器采用换热管加膜式壁结构,内换热器由换热管组成,并在换热管上沿轴向布置翅片。本文建立了无翅片换热器的数学模型和矩形、梯形、三角形翅片管换热器的数学模型,采用数值模拟与实验研究的方法研究煅后焦的空隙率、导热系数、比热容等物性参数变化以及翅片结构参数变化对换热器传热特性的影响。比较了无翅片换热器与矩形翅片管换热器的计算结果,以及三种形状翅片管换热器的换热面积相同时的计算结果。得到以下结论:(1)煅后焦空隙率从0.581增大到0.794时,换热器出口处煅后焦的平均温度从541K降低到489K,热回收效率从72.7%增加到77.9%;当量导热系数从0.9增大到1.1时,煅后焦的平均温度从537K降低到502K,热回收效率从72.6%增加到76.9%;当量比热容从0.9增大到1.1时,煅后焦的平均温度从501K升高到535K,热回收效率从77%减小到73%。(2)翅片高度变化对换热器传热特性影响比较明显。矩形翅片高度从34mm增加到46mm时,换热器出口处煅后焦的平均温度从415K降低到377K,热回收效率从87%增加到91%;梯形翅片高度从34mm增加到46mm时,换热器出口处煅后焦的平均温度从415K降低到377K,热回收效率从87.2%增加到91.5%。三角形翅片高度从34mm增加到46mm时,换热器出口处煅后焦的平均温度从334K降低到315K,热回收效率从92.5%增加到94.4%。(3)翅片形状不同,换热器计算模型的换热面积相等且都为0.53m2时,计算结果表明,三角形翅片管换热器出口处煅后焦的平均温度为323K,比矩形和梯形翅片管换热器分别低70K和67K;热回收效率为93.8%,比矩形和梯形翅片管换热器分别高4.1%和3.7%。因此在本文研究参数范围内,换热面积相同时,三角形翅片管换热器的综合换热性能最好。