《锅炉原理》备课笔记10.doc

锅炉原理备课笔记10第十章半辐射和对流受热面的传热计算一 对流传热计算的基本公式1 炉膛里面全是辐射传热；对流烟道内全是对流传热。2 半辐射受热面指后屏，后屏的辐射量传热占大部分，可能达到80%，这个辐射传热量来自炉膛内部。流经对流受热面的烟气传给受热面的热量即使是用辐射的方式传递的，和用对流的方式传递的热量一起统称对流传热量。3 对流放热系数公式： （10-1）4 在这些公式中，工质焓用小写字母；烟气焓用大写字母。二 工质对流吸热量 因为吸热的工质不同有很多公式，具体公式自己写。1空气预热器的吸热公式： （10-6）2各个公式是针对1kg燃料的；空气焓是1kg燃料燃烧所用那么多空气的焓。三 对流传热量1对流传热量公式： （10-7）2这个公式是针对1kg燃料的，这里面最不好求的是对流传热系数。10-2传热温压1对数平均温差公式： （10-8）2串联混合流、平行混合流、交叉流的公式的用法见标准上的说明。先求出修正系数再求出逆流温差，两个数据相乘得到温差。10-3传热系数一 传热系数的表达式1通用表达式： （10-15）2（10-15）式的简化过程：（1） 分母的几个量相比，很小，所以把它忽略。（2） 电站锅炉正常运行的时候没有水垢，所以把它忽略。（3） 管子积灰的厚度和导热系数不好测量，用其他的参数（污染系数、热有效系数、利用系数）代替。（4） 在管子内是水、汽水混合物、超临界蒸汽的时候，特别大，所以特别小把它忽略。3导热系数、传热系数和放热系数的区别：（1）描述的问题不同：导热系数是描述固体内部一部分与另一部分之间的热传导问题的。传热系数是描述管壁两侧的两种流体之间传热问题的。放热系数是描述固体表面和与它接触的流体之间热传递问题的。（2）量纲不同：传热系数和放热系数的量纲是kW/(m2)，而导热系数的量纲是kW/(m)。4（10-21）式的推导。它是这本书中比较难的推导。提示如下：传热温差是从管子外面烟气到管子里面蒸汽的温差。把传热温差分成三个部分，第一个是从烟气到管子外表面的温差；第二个是从管子外表面到管子内表面的温差；第三个是从管子内表面到蒸汽的温差。 （1）温差等于热流（单位时间单位面积的热量）乘以热阻。三部分分别是： （2） （3） （4）把（10-7）式变化一下： （5）把（2）、（3）、（4）带入（5）中，得到：经过整理得到：最后得到： （10-21）二 烟气侧放热系数1烟气侧放热系数： （10-24）式中的系数叫做利用系数。标准中的利用系数有两个：一个是烟气侧放热系数公式中的利用系数，考虑烟气冲刷的均匀性。在现代的锅炉中取1。另一个是空气预热器传热系数公式中的利用系数，考虑烟气对空气预热器冲刷的均匀性和污染情况。这样看来，利用系数有时使用一次，有时使用了两次，每次都有具有不同的意义。2（10-25）式是屏式过热器的烟气侧放热系数公式，在烟气侧放热系数公式中是一个特例，因为屏式过热器吸收炉膛辐射最多，有时达到80%以上，不能用加大计算对流吸热的方法，计算屏式过热器的总吸热，那样的误差会很大。（10-25）式实际上是用计算辐射吸热的方法计算辐射吸热；用计算对流吸热的方法计算对流吸热。三 对流放热系数1 在传热学里面计算对流传热用准则方程式，现在也用准则方程式。2 在对流传热的准则方程式中： （10-27）应用条件是常物性、强迫对流、稳定段。3 对于顺列管束（包括屏）的对流放热准则方程式： （10-29）4 对于错列管束的对流放热准则方程式： （10-32）5 对于纵向冲刷管束的对流放热准则方程式： （10-36）6 上述三个式子是苏联热力计算标准上的式子，经常应用，据说误差不大。7 对于回转式空气预热器烟气侧和蒸汽侧都用（10-41）式。四 辐射放热系数1在传热学中根本就没有辐射放热系数这个概念，因为放热系数是描述固体表面向流体放热的概念，与辐射无关。但是在实际计算中，常常是辐射和对流同时发生，要一起计算。两种传热方式的公式合不到一起。于是就人为地造出一个辐射放热系数，与对流放热系数相加，一起计算这个实际的放热过程。这个人为制造辐射放热系数的过程见P204。2辐射放热系数的计算公式是（10-45）、（10-47）。3有效辐射层厚度的概念前面讲解过，公式也给出了。（10-50）、（10-51）、10-52）三格式子是根据（10-49）推导出来的。4计算辐射放热系数的时候，用到的灰污壁温见（10-53）和P206的内容。5单独计算烟气空间的辐射传热量用（10-54）。6对流管束之间的烟气空间的辐射，可以用加大管束的辐射放热系数的方法考虑。其计算公式为： （10-55）五污染系数、热有效系数和利用系数1 污染系数的物理意义：就是灰污层的热阻。2 热有效系数的物理意义：是灰污（实际）管子的传热系数比上清洁管子的传热系数。3 利用系数的物理意义：也是灰污（实际）管子的传热系数比上清洁管子的传热系数。4 污染系数的计算公式，只有错列管束使用污染系数。（10-57）5 热有效系数的确定方法：查表，只有顺列管束使用热有效系数。6 利用系数的确定方法：查表，只有空气预热器使用利用系数。10-4对流受热面的面积和流通截面的面积一对流受热面的面积1管子的受热面积取放热系数小的一侧的管子表面面积作为受热面积。因为把管子的传热系数简化为多层大平板的传热系数有误差，用这样选取受热面积可以做一些弥补。2对于管式空气预热器的管子，由于两边的放热系数接近，所以取烟气侧和蒸汽侧平均的表面面积作为受热面积。3屏式受热面的受热面积取屏风面积（由最外圈管子中心线所围成的平面面积的两倍）。如果，就是屏式受热面。二介质流通截面的面积1 烟气流通截面面积按最窄面积来选取。2 如果烟气的进出口截面面积不相同，用进出口截面面积的几何平均值。3 蒸汽流通截面面积按照圆周率乘以四分之一的管子内径的平方，再乘以并列工作的管子根数计算而来的面积。10-5对流受热面传热计算方法说明一计算方法1 讲解试算法的一个对流受热面的计算框图。2 烟气侧的误差：一般受热面的相对误差允许为2%；凝渣管的相对误差允许为5%；附加受热面相对误差允许为10%。相对误差计算的时候用热平衡热量为分母，热平衡热量减去传热热量为分子。3 工质侧的参数不允许有误差，如果有误差，要放到烟气侧误差中。二某些特殊问题的说明1凝渣管吸收炉膛辐射的问题。只要炉膛辐射的热量照射到凝渣管上，就认为凝渣管吸收了。用角系数来计算。多层凝渣管的角系数的计算公式见（10-66）。2凝渣管的入口热量是前一个受热面的向后辐射（包括从前一个受热面之前透过来的和流经前一个受热面的烟气向后的辐射两部分）。3投射到屏区入口截面的炉内辐射热： （10-72）4从炉膛向屏后受热面的直接辐射热： （10-73）5屏区高温烟气向屏后受热面的辐射热： （10-70）6屏区受热面从炉膛辐射中吸收的热量： （10-71）7 要讲解清楚上述四个公式的意义，