对流受热面的传热计算

对流受热面的传热计算第一页，共七十二页，2022年，8月28日§4-1基本方程式一、对流受热面是指炉膛出口后烟气行程中所有用来交换烟气热量的受热面。特点：（1）对流传热方式为主（2）由于烟气中含有三原子气体及飞灰，∴受热面还接受烟气的辐射放热。为一复合传热过程。（3）布置在炉膛出口处的对流受热面还直接受来自炉膛的辐射热。第二页，共七十二页，2022年，8月28日第三页，共七十二页，2022年，8月28日§4-2传热过程和传热系数传热过程：三个串联环节（1）从热流体（烟气）到壁面高温侧的热量传递。由于积灰，管外壁上有灰层，实际上是热流体向灰层外表面放热。（2）从壁面高温侧向低温侧的热量传递。（3）从壁面低温侧向冷流体的热量传递。由于有结垢，实际上是垢层由表面对冷流体的放热。第四页，共七十二页，2022年，8月28日第五页，共七十二页，2022年，8月28日第六页，共七十二页，2022年，8月28日第七页，共七十二页，2022年，8月28日第八页，共七十二页，2022年，8月28日说明各符号的意义，注意：d1,d2,d3,为平均直径，整理得：

以灰层外表作为计算基础的圆管传热系数K为

第九页，共七十二页，2022年，8月28日分析与说明：

第十页，共七十二页，2022年，8月28日(a)当管壁两侧的放热系数相差很大时，以放热系数小的侧面积作为计算传热面积。(b)当两侧的放热系数相当时，以内、外壁的表面积的算术平均值作为计算传热面积。

第十一页，共七十二页，2022年，8月28日第十二页，共七十二页，2022年，8月28日实用的传热系数计算式

1．对流式过热器第十三页，共七十二页，2022年，8月28日第十四页，共七十二页，2022年，8月28日第十五页，共七十二页，2022年，8月28日第十六页，共七十二页，2022年，8月28日第十七页，共七十二页，2022年，8月28日第十八页，共七十二页，2022年，8月28日§4-3对流放热系数由传热学，受迫流动下

对于锅炉对流受热面，影响的因素有物性，流速，温度。管束中管子布置方式及结构特性，受热的冲刷方式等。放热系数的值多是在专门试验台上用试验方法确定，用相似理论方法加以整理，得出各种实用的计算公式。第十九页，共七十二页，2022年，8月28日

一、横向冲刷管束时的对流放热系数错列布置时

第二十页，共七十二页，2022年，8月28日第二十一页，共七十二页，2022年，8月28日第二十二页，共七十二页，2022年，8月28日第二十三页，共七十二页，2022年，8月28日3.讨论：(1)Re的影响较大

第二十四页，共七十二页，2022年，8月28日第二十五页，共七十二页，2022年，8月28日第二十六页，共七十二页，2022年，8月28日第二十七页，共七十二页，2022年，8月28日§4-4辐射放热系数一、计算公式管间烟气中含有三原子气体及飞灰，具有辐射能力，与对流受热面有辐射换热，由于烟气及鉴定壁都不是黑体，辐射能要经历多次吸收和反射的过程才能被空气吸收，数学上严格处理较困难，只能近似处理。

第二十八页，共七十二页，2022年，8月28日第二十九页，共七十二页，2022年，8月28日

②假定固体燃料所生成的含灰烟气与管束均为灰体，因此是两个灰体之间的辐射换热。

第三十页，共七十二页，2022年，8月28日

当燃用气体和液体燃料时，烟气为不含灰气流，有效辐射成分仅是三原子气体，此时，烟气的吸收率不等于黑度，即烟气不能作为灰体来处理。

第三十一页，共七十二页，2022年，8月28日最后

第三十二页，共七十二页，2022年，8月28日二、烟气黑度，灰壁温度等的计算第三十三页，共七十二页，2022年，8月28日灰壁温度的计算：①屏式受热面，对流过热器及包墙管过热器，可按阻叠加原理计算

第三十四页，共七十二页，2022年，8月28日第三十五页，共七十二页，2022年，8月28日三、对流烟道中气室辐射的影响对流烟道中往往有空的气室存在，如转弯气室，各级受热面之前或级间的气室，这些气室中的烟气具有辐射能力。气室对四周的辐射热量

第三十六页，共七十二页，2022年，8月28日第三十七页，共七十二页，2022年，8月28日§4-5对流受热面污染及冲刷不完全对传热的影响

受热面上的积灰及冲刷不完全壁免不了一般用ε，ψ及ξ来考虑影响的大小第三十八页，共七十二页，2022年，8月28日

一、污染系数第三十九页，共七十二页，2022年，8月28日一般

则

第四十页，共七十二页，2022年，8月28日第四十一页，共七十二页，2022年，8月28日第四十二页，共七十二页，2022年，8月28日第四十三页，共七十二页，2022年，8月28日第四十四页，共七十二页，2022年，8月28日第四十五页，共七十二页，2022年，8月28日第四十六页，共七十二页，2022年，8月28日二、热有效系数

由试验确定其值的大小。用于考虑当锅炉燃用固体燃料时，顺利布置的管束以及燃用液体燃料和气体燃料的各种布置的管束因积灰污染对传热的影响。

例如：

其它

查阅有关手册

第四十七页，共七十二页，2022年，8月28日第四十八页，共七十二页，2022年，8月28日第四十九页，共七十二页，2022年，8月28日第五十页，共七十二页，2022年，8月28日第五十一页，共七十二页，2022年，8月28日第五十二页，共七十二页，2022年，8月28日§4-6传热温压

锅炉受热面，有时布置较复杂，既非纯顺流也非纯逆流，但由传热学，我们已知，逆流布置时，温压最大，顺流时最小，其它情况的温压均介于这两者之间。第五十三页，共七十二页，2022年，8月28日第五十四页，共七十二页，2022年，8月28日冷热流体的布置系统分平行流和交叉流两种。1．平行流又分串联和并联混流两种①串联混流两段组成，一段顺流，另一段逆流这是对流式过热器日常用的布置方案，工质的低温段布置在烟气的低温部分，高温段布置在烟气的高温部分。第五十五页，共七十二页，2022年，8月28日第五十六页，共七十二页，2022年，8月28日第五十七页，共七十二页，2022年，8月28日第五十八页，共七十二页，2022年，8月28日②并联混流指在同一烟气流通截面上布置成并行的几部分，工质在烟气进口截面上要往返几个行程。

第五十九页，共七十二页，2022年，8月28日第六十页，共七十二页，2022年，8月28日第六十一页，共七十二页，2022年，8月28日

2．交叉流此时，温压的大小主要取决于行程曲折次数及气流相互流动的总趋向（顺流或逆流）。

第六十二页，共七十二页，2022年，8月28日以上线图是按各行程受热面相等的情况作出的，当受热面相差≤20%时，仍可采用，否则应分区段进行计算温压。

第六十三页，共七十二页，2022年，8月28日第六十四页，共七十二页，2022年，8月28日第六十五页，共七十二页，2022年，8月28日§4-7传热面积和流速的计算一、传热面积当管子数很多时，以管内径计算的的面积和以管外径计算的面积相差很大。一般原则：若管壁两侧的放热系数相差很大而采用平壁传热系数的计算公式时，以放系数小的一侧的湿润面积作为传热面积。如果管壁两侧的热阻相当或放热系数相近而采用平壁传热系数的计算公式是支管子内外表面积的算术平均值作为传热面积。

第六十六页，共七十二页，2022年，8月28日所以：①凝渣管，锅炉管束，省煤器，过热器和再热器等受热面，传热面积以管外表面积计算。②管式空预器，以内外表面积的平均值计算。③回转式ky，按蓄热板两侧表面积之和计算。④屏（半辐射式），按平壁表面积计算。

第六十七页，共七十二页，2022年，8月28日二、流速的确定流过各受热的流体的流速在不同的地点都不相同，因为①截面积发生变化②流体温度发生变化（传热发生）传热计算中所涉及的流速是指定性温度下所规定的流通截面上平均流速。（a）定性温度：一般取进出口截面上的温度的算术平均值。（b）规定的流通截面视流体的冲刷方式而定，参阅教材及有关手册。

第六十八页，共七