锅炉与锅炉房设备(1).ppt

第七章 锅炉本体的热力计算,7.1 炉膛传热过程及计算,7.2 对流受热面的传热计算,7.3 对流放热系数,返 回,7.4 辐射放热系数,7.5 平均温差,7.6 对流受热面传热计算方法提要,锅炉热力计算的目的,目的：确定锅炉受热面与燃烧产物和工质参数间的关系； 基础：燃料的燃烧计算和锅炉的热平衡计算； 按受热面性质分为炉膛换热计算和炉膛出口后对流受热面的换热计算； 按计算方法分为设计计算和校核计算。,7.1 炉膛传热过程及计算,7.1 炉膛传热过程及计算,第七章,炉膛换热计算的主要任务,（1）设计计算：已知炉膛出口温度，求受热面（数量和布置等） （2）校核计算：已知炉膛内布置的受热面，求出炉膛出口烟气温度。 炉膛出口截面上的平均烟气温度是计算的核心,炉膛内复杂换热过程简化我国现行工程计算方法,1将炉膛内燃烧与传热过程分开考虑 2炉膛内换热以辐射换热方式进行 3炉内温度看作均匀，火焰辐射按平均火焰温度计算， 4炉膛受热面及火焰面均按灰体处理。,7.1 炉膛传热过程及计算,第七章,一、炉膛几何特性尺寸的确定 基本步骤： (1) 根据锅炉容量、蒸汽参数、燃料特性及燃烧方式，确定B和 (2) 选定qR、 qv或qf、qv，再确定：R、Vl或F、 Vl及Hl； (3) 最后确定：炉膛宽度和炉膛深度，制定炉膛几何特性尺寸。,1炉膛容积Vl炉子火床表面至炉膛出口烟窗间的容积 底部火床表面 炉膛出口截面出口烟窗第一排水管中心线所在表面 四周及顶部,2炉膛周界面积Fl包围炉膛容积的所有周界封闭面积的总和 火床面积R全部水冷壁面积 Fi=bili 炉墙面积：前后墙、侧墙、炉顶; 出口烟窗面积,第七章,7.1 炉膛传热过程及计算,7.1 炉膛传热过程及计算,3、 有效辐射受热面的面积：,炉内辐射换热计算中的系数： 1）辐射角系数： 火焰投射到管壁的一次热量Q/投射到炉墙上的热量Qhy 2）有效辐射角系数x。 火焰投射到管壁的总热量/火焰投射到炉墙的热量Qhy ； x=Q/Qhy=2-2 3）整个炉膛的平均有效角系数。,第七章,7.1 炉膛传热过程及计算,第七章,炉膛有效辐射面总面积为,炉膛出口烟窗对炉膛而言，可取x-1,炉膛火焰对烟窗出口三排管束的有效角系数xgs，为三排管子热量投落份额之和或者是(1一第三排管透过热量的份额)，即,对于覆盖有耐火涂层或耐火砖的水冷壁，诸如末燃带、炉拱等，其辐射受热面面积,火焰面具有：平均火焰温度 ，黑度 ，面积 ， 炉膛辐射壁面具有：平均壁面温度 ，黑度 ，面积,二、炉膛传热的基本方程及炉膛黑度,7.1 炉膛传热过程及计算,假设： 炉壁是指水冷壁及其背后的炉墙。假定水冷壁分布均匀，并以整个炉膛看作一个整体；火焰和炉壁是物性均匀的灰体；炉墙又为绝热。,第七章,炉壁的有效辐射Qby： 火焰的有效辐射Qhy：,7.1 炉膛传热过程及计算,火焰与炉壁之间的辐射换热量Qf为,上式联立求解，可得,第七章,水冷壁本身辐射为,7.1 炉膛传热过程及计算,火焰的本身辐射为,将Qb和Qh的关系式代入式(7-12)，得,上式也可写成,室燃炉炉膛系统黑度,（713）,第七章,层燃炉， 炉膛黑度物理意义： 火焰投射黑度，表示火焰与炉壁之间的辐射换热关系,7.1 炉膛传热过程及计算,三、火焰黑度ahy表示火焰的辐射能力： 1影响火焰辐射能力的主要因素：, 介质浓度： 固体燃料：三原子气体、灰粒子、焦炭粒子； 液体、气体燃料：三原子气体、碳黑粒子。,第七章, 燃料的种类、燃烧方法及燃烧工况等。 由传热学知道，火焰被认为是灰体，则；,式中：k火焰辐射减弱系数，即火焰中各介质成分的辐射减弱系数代数和； p炉膛压力，(微负压锅炉： ) 有效辐射层厚度， (m) 。,2固体燃料燃烧时的火焰黑度：,1）三原子气体辐射减弱系数：,第七章,7.1 炉膛传热过程及计算,三原子气体总容积份额：,2）灰粒子辐射减弱系数： 烟气密度： 烟气中灰粒子平均直径： 层燃炉： ； 灰粒子无因次浓度： 每公斤燃料燃烧生成的烟气重量：,第七章,7.1 炉膛传热过程及计算,四、炉膛有效放热量与理论燃烧温度,第七章,7.1 炉膛传热过程及计算,炉膛有效放热量Ql,Qk是燃烧需要的空气所带进炉膛的热量，有两种情况： 当燃料燃烧不用预热空气时,理论燃烧温度：假定在绝热情况下将Ql作为烟气的理论焓而得到烟气理论温度，即,当锅炉装有空气预热器向炉内送热空气时,五、火焰平均温度及水冷壁管外积灰层表面温度,第七章,7.1 炉膛传热过程及计算,Th为实际燃烧工况下的火焰平均温度,n反映了燃烧工况对炉膛内火焰温度场的影响，层燃炉，取n=0.7,水冷壁管外积灰层表面温度Tb,六、炉膛出口烟气温度,7.1 炉膛传热过程及计算,对燃用固体燃料时，这个温度的高限应比灰分开始软化温度低100左右，一般为1100一1150。,七、炉膛换热计算,对于液体、气体燃料，推荐1200 1400。,炉膛出口烟温一般是指防渣管前，进对流管束时的烟气温度。,对每lkg计算燃料而言,四次方温差公式如以辐射热流密度表示，则,令,炉膛辐射换热量可从炉膛烟侧热平衡公式得出,(7-30),7.1 炉膛传热过程及计算,由式(7-30)与(7-33)结合，即得,（7-33),炉膛换热的无因次方程式,7.1 炉膛传热过程及计算,八、炉膛换热计算步骤,7.1 炉膛传热过程及计算,7.1 炉膛传热过程及计算,7.2 对流受热面的传热计算,一、对流受热面传热计算的基本公式 1. 热平衡方程式：,1) 烟气侧： (kJ/kg) 2) 工质侧： (kJ/kg),2. 传热方程式： (kJ/kg),二、对流传热系数K的计算 影响因素：烟气、积灰、管壁、结垢和工质，包括对流、辐射和传导三种基本传热方式。,第七章,炉膛出口烟窗后的对流受热面，接受来自炉膛的辐射热Qf,7.2 对流受热面的传热计算,式中： 与 难以测定，在计算中一般以 、 来 考虑灰污对管壁传热的影响。,1. 灰污系数 表示灰污引起的传热热阻的增加。 则：,第七章,7.2 对流受热面的传热计算, 过热器：因为 很小，所以 很大；,2有效系数 表示受热面有灰污与无灰污时的传热系数之比 在缺 计算数据时； 燃用固体燃料的顺列管束； 燃用重油和气体燃料室，所有受热面(顺列管束、