锅炉10半辐射和对流受热面的传热计算

1、河北理工大学本科优秀课程河北理工大学本科优秀课程 第十章 半辐射和对流受热面的传热计算 传热温压 第二节 对流传热计算的基本公式 第一节 对流受热面面积和流通截面面积 第四节 传热系数 第三节 对流受热面传热计算方法说明 第五节 第一节 对流传热计算的基本公式 分别从传热和热平衡的角度来表达对流受热面的对 流传热量。（热平衡方程实际为一个） 以1kg燃料为基准(kJ/kg或kJ/m3) 对流传热方程 烟气侧热平衡方程 工质侧的热平衡方程 利用： 三个基本方程 对流受热面的传热方程对流受热面的传热方程 j j d B tHK Q )( 0 lkd IIIQ f j d Q B iiD Q )(

2、kgkJ B iiD Q j d / )( kgkJIIQ kyky ky kyd /)( 2 ( 00 烟温烟温？ 工质温度？工质温度？ 烟温烟温 工质温度工质温度 H H k k 烟气侧热平衡方程烟气侧热平衡方程 工质侧热平衡方程（与受热面有关）工质侧热平衡方程（与受热面有关） 第一节 对流传热计算的基本公式 迭代计算的原因 两种介质均各已知一个温度， 两种介质均有一个温度未知， 只有一个热平衡方程，无法求解 必须采用先假定后校核的迭代计算方法。 烟温烟温？ 工质温度？工质温度？ 烟温烟温 工质温度工质温度 H H k k 第一节 对流传热计算的基本公式 迭代计算过程 先假定其中一种介质的

3、终温，按热平衡方程式求出 受热面的吸热量并计算出另一种介质的终温，计算传热 系数和温压，按传热方程式计算受热面的吸热量。 传热方程计算的热量应该等于热平衡方程计算的烟 气放热量或工质吸收的热量否则重新假定终温后再行计 算，直至热量之差不超过2% 第一节 对流传热计算的基本公式 第二节 传热温压 顺流和逆流 t“ “ “ t“ 顺流顺流蒸发受热面蒸发受热面 t t t t“ t“ t 逆流逆流逆流逆流 顺流的平均温压 x d xd sl t t tt t t tt t lnln 第二节 传热温压 逆流的平均温压 t t tt t nl ln 串联混合流系统 nlch tt 第二节 传热温压 并联

4、混合流系统 nlbh tt 交叉流系统 nljc tt 第二节 传热温压 图1 串联混合流图 第二节 传热温压 图2 串联混流的温压改正系数 t= tm 第二节 传热温压 图3 并联混流的温压改正系数 t= tm 第二节 传热温压 第二节 传热温压 图4 交叉流温压改正系数 t= tm 第二节 传热温压 表1 温压改定系数的决定 第三节 传热系数 21 11 1 sg sg b b h h h K 11 11 h h h 引入灰污系数 21 11 1 K fd 1 引入热有效系数 0 K K 21 11 1 K 烟气侧对流放热系数 传热系数计算的 一般表达式 不同受热面的传热系数实用表达式 1

5、对流式过热器和再热器受热面 当燃用固体燃料、管束为错列布置时， 21 11 1 K 21 11 1 K当燃用固体燃料、管束为 顺列布置 第三节 传热系数 2省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以 及超临界压力锅炉的受热面 工质对管内壁的传热系数很大 第三节 传热系数 当燃用固体燃料、管束为错列布置 1 1 1 K 燃用固体燃料、管束为顺列布置 1 K 3屏式过热器（半辐射式屏式过热器）受热面 ) 1 )(1 ( 1 1 21 d f Q Q K 第三节 传热系数 4对管式空气预热器 11 21 K 5回转式空气预热器 21 11 ky xx C K 对流放热系数 传热学的知识，稳态强制对流换热

6、的 准则数方程为 mn CNuPrRe 第三节 传热系数 1气流横向冲刷光滑管束的对流放热系数 1)顺列管束 64. 0 Re177. 0 z CNu 或 64. 0 )(177. 0 wd d C zd 第三节 传热系数 第三节 传热系数 顺列管束顺列管束错列管束错列管束 2)错列管束 气流横向冲刷束时，表面传热系数的特征数方程为 33. 06 . 0 PrRe szC CNu 或 33. 06 . 0 Pr)( wd d CC szd 第三节 传热系数 2流体纵向冲刷光滑管束的对流放热系数 工质及管式空气预热器中管内流动的烟气或空气: 4080. PrRecNu 1 4 . 08 . 0

7、Pr)(023. 0cc Wd d t dl dl d 第三节 传热系数 40830 030 . dl PrRe d . 燃烧产物的辐射传热系数 对流放热量与温差的一次方成正比，辐射换 热与烟气温度四次方和管壁温度四次方之差值 成比例。 燃烧产物的辐射传热系数，把辐射换热量 计算在总的对流换热之中。 第三节 传热系数 燃烧产物的辐射传热系数计算式 T T T T Ta a ab ab h gb f 1 1 2 1 107 .5 4 38 含灰气流含灰气流 不含灰气流不含灰气流 T T T T Ta a gb gb q gb f 1 1 2 1 107 . 5 6 . 3 38 第三节 传热系数

8、 第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积 一般原则: 壁面两侧放热系数相差很大，放热系数小侧的 湿润面积为传热面积。 放热系数相近，管子内外表面积的算术平均值 作为传热面积。 对流换热面积 过热器、再热器、省煤器和锅炉凝渣管束等受热 面，换热面积以管子烟气侧表面积计算。 )(2 2 mFxH pp 管式空气预热器换热面积以管内外表面积的平均值计 算。 回转式空气预热器的换热面积按蓄热板两侧面积之和计 算。 屏式过热器的换热面积 屏式过热器是一半辐射式受热面，传热面积按平壁 表面积计算： 第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积 对流受热面流体流速 计算对流放热系数需介质的流速（介质的平均 体

9、积）温度不断变化，体积流量也随之变化，因此， 流体的流速不恒定。 流体流速是指在定性温度下、规定的流通截面 上的平均流速。 定性温度一般取为流体进出口截面上的温度的算 术平均值。 第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积 1介质平均体积流量 烟气的平均体积流量 273 )273( rj y VB V 273 )273( 0 tVB V jky k DvVs 空气的平均体积流量 水和水蒸气的平均体积流量 第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积 2介质的平均流通截面积 1）计算原则 有效流通截面积系指烟道横断面的内侧总面积与管束所占面积 的差值。 ldzabF 1 4 2 n d zF 4 2

10、d zabF 2）介质横向冲刷光管的流通截面 3）介质纵向冲刷光管的流通截面积 第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积 第五节 对流受热面传热计算方法说明 一般对流受热面 的校核计算流程图 否 是 已知结构和热力计算基础数据 已知受热面进口烟温和进口（或出口）工质温度 假设出口烟气温度、或出口（或进口）工质温度 利用热平衡方程计算未知的烟温或工质温度及对流换热量 计算平均传热温压及传热系数 利用传热方程计算对流传热量 校核对流传热量 差值满足要求？ 该受热面计算结束 迭代计算过程 先假定其中一种介质的终温，按热平衡方程式求出受 热面的吸热量并计算出另一种介质的终温，传热系数和 温压，按传热方程式计算受热面的吸热量，后校核传热 方程计算的热量是否等于热平衡方程计算的烟气放热量 或工质吸收的热量。不满足则重新假定终温后再行计算， 直至热量之差不超过2% 第五节 对流受热面传热计算方法说明 喷水减温器热量平衡相关计算 热量平衡： 喷水减温器过热器过热器 jw iD, , qh iD qqjw iii jwqjwsq iDiiD)( 减温水量计算 jwsq jw qqh ii i DDDD , qq iD 第五节 对流受热面传热计算方法说明 不同的受热面的计算有不同特点和方法； 均具有迭代特点： 作业：一段省煤器的校核计算： 已知：受热面结构，逆流，进口烟气温度