第九章 炉内辐射传热计算.ppt

1、1、锅炉热力计算、水循环计算、工质流动阻力计算、通风计算、强度计算、炉墙和框架计算、锅炉计算，2、内容：燃料燃烧计算、热平衡计算、炉膛传热计算、对流受热面传热计算、能量平衡基本原理、热平衡、整体平衡、局部平衡、传热、辐射、对流、热传导、锅炉热力计算，3、基本方法采用半经验方法， 如：前苏联“全苏热工研究院和中央锅炉汽轮机研究院”编制的锅炉机组热力计算标准(1973)，锅炉热力计算，4。 第九章炉内辐射传热计算，5。1.炉膛传热计算的基本任务设计计算：根据合理选择的炉膛出口烟气温度，确定炉膛内需要布置的加热区域。校核计算：根据合理布置的受热面积，校核炉膛出口烟气温度是否合理。1.炉膛传热计算的复

2、杂性炉膛不同区域的放热和吸热比例不同，导致烟气温度不同；由于不同区域的烟气成分不同，辐射介质的浓度在各处也不同；高温介质的辐射能力各地不同；参与辐射的物体包括火焰(烟气)、水冷壁、炉壁等。炉壁向外散热；燃烧和传热是同时进行的，燃烧是一个复杂的物理和化学过程。同时，对流传热存在。炉膛前三段辐射传热的特点和计算原理。炉膛传热计算的简化和假设将火焰视为灰烬；假设火焰的黑度是均匀的；燃烧和辐射这两个过程是分开的：只有燃烧没有传热，燃烧产生的所有热量都用来加热烟气。烟气能够达到的温度称为理论燃烧温度；只有传热，没有燃烧，完全遵循辐射传热定律。用火焰的平均温度代替火焰的实际温度。炉膛出口的烟气温度用作定性

3、温度。忽略对流传热的影响；角系数考虑了炉壁对辐射传热的影响，忽略了炉壁散热的影响(用保热系数表示)。炉膛前三段辐射传热的特点和计算原理。炉内辐射传热近似为炉壁有效容积和水冷壁中心线围成的平面；与水冷壁相切的假想平面，即火焰的辐射面，即水冷壁接收火焰辐射的区域。炉膛前三段辐射传热的特点和计算原理。两个平行平面之间的辐射传热。一个物体自身辐射的辐射指的是该物体在每单位面积半球形范围内向所有方向发射的各种波长的能量之和。对于黑体和灰体t，温度和黑度；10，两个平行平面之间的辐射热传递，2。炉内辐射介质(火焰)的吸收率和黑度：由烟气中的三种原子气体和固体颗粒组成。三原子气体：CO2和H2O固体粒子：灰

4、分粒子和焦炭或炭黑粒子根据朗伯-比尔定律，吸收介质的吸收率ka辐射介质在炉内的衰减系数，m-1；对于灰而言，介质的黑度等于其吸收率11。两个平行平面之间的辐射传热。1号炉火焰黑度。在计算火焰黑度或吸收率时，考虑了烟气中的三种原子气体，即灰颗粒和焦炭颗粒。4.物体的入射辐射和有效辐射G:从半球内所有方向和所有波长进入物体的单位面积辐射能量之和，单位为千瓦/平方米。物体的有效辐射：包括物体的自身辐射和物体接收入射辐射后的反射辐射13、两个平行平面之间的辐射传热，考虑火焰辐射强度沿炉膛截面方向的衰减(第3节)，两个物体之间的辐射换热热流K总辐射衰减系数，k=(1.251.30)ka，约K=1.28

5、Kar炉子的等效半径；14、第四节煤粉锅炉的传热计算方法，I .炉内辐射传热公式(按燃料计计算的炉内辐射传热1kg)f炉内水冷壁吸收表面积，m2；Bcal锅炉的计算燃料消耗，千克/秒；Syn被定义为火焰的综合黑度。15，炉膛辐射传热，炉膛火焰与水冷壁辐射传热(根据计算的燃料量)，16，第4节煤粉锅炉传热计算方法，2，炉膛平均火焰温度T1，炉膛平均火焰温度和炉膛出口烟温，用无量纲温度与理论燃烧温度之比表示，17，第4节煤粉锅炉传热计算方法，理论燃烧温度Tth， 理论燃烧将炉内1kg燃料的有效热量(包括燃料的有效放热和空气带来的热量)引入烟气平均热容量的概念，计算理论燃烧温度：从理论燃烧温度到炉出

6、口温度的炉内烟气平均热容量。 18、第4节煤粉锅炉的传热计算方法，计算锅炉辐射传热时的吸收衰减系数和火焰黑度(公式9-34)，煤粉燃烧火焰的吸收衰减系数和火焰黑度由三原子气体、灰粒子和焦炭粒子三部分组成。对于炉膛在常压下工作的煤粉锅炉(p0.1MPa)，其计算公式为，19，第4节煤粉。五、水冷壁灰面的壁温T2和黑度2考虑到水冷壁管外表面的粉尘，与炉膛火焰辐射热交换的壁温T2可用公式(9-34)计算。经验方法也可以用来简化计算。20，第5节炉内辐射传热计算的热效率系数法，1。热效率系数和炉膛黑度的定义：水冷壁热效率系数表示火焰假想平面与水冷壁平面之间的辐射换热热流qR占火焰有效辐射热流的份额，炉

7、膛黑度与火焰综合黑度的关系为热效率系数21。第五节炉内辐射传热计算的热效率系数法，二。炉内传热计算公式辐射传热烟气排放热平衡：炉内辐射传热=炉内烟气排放，22。第五节炉内辐射传热计算的热效率系数法，3。无量纲火焰温度和炉膛出口温度之间的关系由伯勒斯近似公式(9-37)表示。获得炉膛出口温度的计算公式方法1影响炉膛出口烟温的因素锅炉负荷(燃料量)燃料特性过量空气系数炉膛结构(水冷壁面积)受热面上的灰燃烧器及其布置，23，第6节炉膛水冷壁结构特性，炉膛有效容积的边界水冷壁中心线所在的平面；炉膛出口平面(烟窗)；冷灰斗高度中心点的平面。24，第6节：炉膛水冷壁的结构特点，水冷壁的面积，炉膛的有效容积

8、和辐射层的有效厚度，第25节：水冷壁的热有效系数， 煤粉锅炉水冷壁热效率系数(表9-3)炉膛水冷壁面积平均热效率系数如果水冷壁各部分污染程度不同(如果有阻燃区)(见表9-3)或水冷壁角度系数不同，则考虑炉膛出口烟窗屏辐射吸收的平均热效率系数，26。 第八节炉内热负荷分布规律、炉内水冷壁总吸热量、炉内水冷壁单位面积平均吸热量(即热负荷或热流)根据试验值或经验数据，确定该区域热负荷的不均匀系数，计算该区域的局部热负荷，并计算该区域的吸热。27.第九节是基于1973年前苏联的炉膛传热计算框架。首先是1973年前苏联的炉膛传热计算方法。第二，它没有考虑在炉膛火焰的辐射能传递到水冷壁表面的过程中，由介质

9、的吸收和散射特性引起的辐射强度的衰减。炉膛黑度(由火焰黑度1计算)和热效率系数用作计算参数，平均火焰温度(表示为无量纲温度)被认为与玻尔兹曼准则数、炉膛黑度、炉膛内最高火焰温度位置和无量纲炉膛出口温度有关。根据试验数据，确定了炉膛出口温度的计算公式。28，第九节是基于前苏联1973年炉内传热计算框架的方法，辐射传热烟气放热的热平衡：炉内辐射传热=炉内烟气放热，并根据试验数据得出炉内辐射传热的判据方程，第九节是基于前苏联1973年炉内传热计算框架的方法。炉膛内的中温分布系数m考虑了炉膛内火焰最高温度的相对位置、燃烧器的位置(和摆动角)等参数影响因素，燃料特性燃烧模式的计算公式xb由公式(9-38

10、)和(9-39)、30计算。第九节基于前苏联1973年的炉膛传热计算框架方法。第二，在前苏联1973年的炉膛传热计算框架方法三的基础上，通过修改炉膛火焰黑度，炉膛出口温度的计算公式仍采用1973年方法二的形式，31。炉膛传热计算的基本步骤是已知的：炉膛结构尺寸。炉膛出口烟气温度的计算过程：1。通过燃料计算得到烟气特性表和焓温表，通过热平衡计算得到燃料计算量Bcal和蓄热系数。2.计算炉子的加热面积f、炉子的有效容积Vf、燃烧器的相对高度xB和有效辐射层的厚度s。3.根据水冷壁结构、燃料性质和燃烧方式计算热效率系数av。4.第一种方法是根据燃烧器结构特征求xb，第二种和第三种方法是根据燃料特性和燃烧器结构求炉内介质的温度分布系数m。32、炉膛传热计算的基本步骤，5。找出有效热量Qfef和理论燃烧温度Tth连同1kg燃料带入炉膛。6.假设炉膛出口处的烟气温度Tf，通过焓温表检查烟气焓。7.计算平均热容量。8.计算辐射衰减系数kgr、灰分颗粒辐射衰减系数kashash和焦炭颗粒辐射衰减系数kcokcok。9.计算炉内介质的辐射衰减系数ka。10.寻找火焰黑度1的方法2或综合火焰黑度1的方法1和3。11.找到黑度f方法2或fsyn方法1和3。12.计算炉膛出口烟温Tf。13.如果计算值与假设值之差小于100，则计算