對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算

關(guān)于對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日本章內(nèi)容：1、傳熱計(jì)算的3個基本方程（傳熱方程、煙氣和工質(zhì)的熱平衡方程）；2、傳熱方程中各項(xiàng)變量的計(jì)算（溫差、傳熱系數(shù)、污染系數(shù)、傳熱面積）。第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第一節(jié)對流傳熱計(jì)算的基本公式對流傳熱的特點(diǎn)1、就對流傳熱本身而言考慮溫度的影響考慮氣流速度的影響2、同時需考慮管間煙氣的輻射影響3、靠近爐膛出口的受熱面，需考慮直接接受爐內(nèi)輻射傳熱的影響（下一章：半輻射式受熱面）第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第一節(jié)對流傳熱計(jì)算的基本公式對流傳熱計(jì)算的基本任務(wù)

設(shè)計(jì)計(jì)算：已知對流受熱面的吸熱量，求該受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸。

校核計(jì)算：已知受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸，校核該受熱面的進(jìn)出口參數(shù)。第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日對流傳熱的基本方程式一、煙氣對流放熱量二、工質(zhì)對流吸熱量三、對流傳熱量熱平衡：第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日順流或逆流（或五次以上交叉流按順流計(jì)算）：對數(shù)平均溫差端差之比tlar/tsma1.7，則可采用算術(shù)平均溫差混合流（圖10-4）和交叉流（圖10-5，管式空氣預(yù)熱器）：按逆流傳熱溫壓乘修正系數(shù)任何復(fù)雜的流動方式，當(dāng)順流溫壓和逆流溫壓之間滿足tpar0.92tcou第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二節(jié)傳熱溫壓第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、管式承壓受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

忽略金屬管壁的熱阻和不計(jì)管內(nèi)結(jié)垢第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第三節(jié)傳熱系數(shù)第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日燃用固體燃料時，錯列布置的橫向沖刷光管管束（可用于省煤器），其灰層熱阻用灰污系數(shù)考慮

其余情況下采用熱有效系數(shù)（,管子污染狀況下的傳熱系數(shù)與清潔狀況下的傳熱系數(shù)的比值）法計(jì)算受熱面的傳熱系數(shù)管內(nèi)為水、汽水混合物或超臨界壓力以上的過熱蒸汽，可簡化為

第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、擴(kuò)展表面式承壓受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)外表面擴(kuò)展式受熱面較多地采用鰭片式和肋片式（一般用于省煤器以強(qiáng)化煙氣側(cè)的傳熱），對省煤器，按煙氣側(cè)全部表面積計(jì)算傳熱系數(shù)。 f為鰭片或肋片效率；hs為鰭片管或肋片管的受熱面效率。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、空氣預(yù)熱器傳熱系數(shù)采用受熱面的利用系數(shù)來綜合考慮灰分的污染、氣流對受熱面沖刷的不完善等的影響。

管式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

x1、x2分別為煙氣、空氣流通截面積份額。

結(jié)合ξ，π：（灰層熱阻、沖刷不均，不穩(wěn)定換熱）,與轉(zhuǎn)速有關(guān)第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日放熱系數(shù)計(jì)算涉及：煙氣對管壁的放熱系數(shù)1和管壁對受熱介質(zhì)的放熱系數(shù)2。煙氣對管壁的放熱系數(shù)1，一般包括煙氣的對流放熱系數(shù)c和管間煙氣容積的輻射放熱系數(shù)r。影響對流放熱系數(shù)的因素氣流流速溫度管子尺寸管束沖刷方式管束布置方式物性參數(shù)第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第四節(jié)放熱系數(shù)第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日由于影響因素很多，工程上是應(yīng)用相似理論來進(jìn)行分析得出放熱系數(shù)公式，對于鍋爐各受熱面，煙氣、空氣、蒸汽、水等介質(zhì)的流動均為強(qiáng)迫流動。在不考慮自然對流影響的情況下，穩(wěn)定對流放熱具有下列關(guān)系：一、光管對流受熱面的對流放熱系數(shù)1.（煙氣）橫向沖刷順列管束錯列管束第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.縱向沖刷（蒸汽和管式空氣預(yù)熱器中的介質(zhì)）超臨界水和蒸汽的放熱系數(shù)[公式10-39，10-40]二、擴(kuò)張受熱面的對流放熱系數(shù)（用于省煤器）三、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的對流放熱系數(shù)定性尺寸：蓄熱板的當(dāng)量直徑（表10-7）；定性溫度：進(jìn)出口流體均溫。 C取決于蓄熱板的型式。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、輻射放熱系數(shù)

煙氣和灰污壁面之間的熱交換qR，應(yīng)為多次吸收和反射的結(jié)果。為簡化起見，僅考慮一次吸收的能量，但用加大壁面黑度的辦法來對多次吸收進(jìn)行補(bǔ)償。把壁面黑度取為實(shí)測灰污壁面黑度2與絕對黑體的黑度之間的平均值即，(2

+1)/20.9，這樣，煙氣輻射放熱系數(shù)（適合于含灰氣流）第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日煙氣黑度介質(zhì)的吸收減弱系數(shù)輻射層有效厚度第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日灰污表面溫度

對墻式受熱面和對流過熱器 對省煤器對于入口煙溫’>400℃的省煤器，取T＝60℃，當(dāng)’<400℃時值可相應(yīng)減小，但不低于T＝25℃。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第五節(jié)污染系數(shù)、熱有效系數(shù)、利用系數(shù)和鰭(肋)片效率在對流受熱面的傳熱計(jì)算中，用來表示受熱面的灰污程度有三種系數(shù)：一、污染系數(shù)二、熱有效系數(shù)三、利用系數(shù)四、鰭（肋）片效率（圖10-12）第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日污染系數(shù)定義適用于固體燃料錯列布置管束，用經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算或查圖第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、污染系數(shù)（灰污系數(shù)）：灰層的熱阻。（式10-19,60）計(jì)算：（式10-61~63）（1）與灰的粒徑成反比；（2）與煙氣流速成反比；（3）與縱向相對節(jié)距成正比；（4）與管徑成正比；（5）與積灰類型、是否吹灰有關(guān)。（表10-3）第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、熱有效系數(shù)

：有灰層的K與沒有灰層的K0之比。（式10-21）適用于燃用固體燃料的順列光管管束(表10-4)燃用液體、氣體燃料的所有光管管束計(jì)算：（表10-4）影響因素：類同ε。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日利用系數(shù)考慮氣流對受熱面橫向沖刷不完善（均勻性程度）的影響。對于大容量鍋爐，煙氣對過熱器、再熱器、省煤器都是橫向沖刷，均勻性較好，ξ＝1.0（式10-30）。對于空預(yù)器，考慮氣流沖刷不完善以及受熱面灰污染、漏風(fēng)等因素綜合影響。查表10-5。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、利用系數(shù)ξ：受熱面積得到利用（受煙氣沖刷）的程度。

1、ξ的應(yīng)用：（1）影響煙氣側(cè)放熱系數(shù)a1；（式10-30）（2）空氣預(yù)熱器：（式10-28,29）

ξ包括了Ψ的影響，并直接放在K中。

2、空氣預(yù)熱器中，對ξ的附加影響因素

（1）管式空氣預(yù)熱器的中間管板數(shù)；（2）燃料含硫、進(jìn)口風(fēng)溫；（3）漏風(fēng)。四、鰭（肋）片效率第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、對流受熱面的面積

當(dāng)管式受熱面按平壁公式計(jì)算傳熱系數(shù)時，為減少誤差，應(yīng)按下述原則確定受熱面的面積H：當(dāng)壁面兩側(cè)的放熱系數(shù)相差懸殊時，取放熱系數(shù)較小一側(cè)的管子表面積作為計(jì)算受熱面積。當(dāng)管子壁面兩側(cè)的放熱系數(shù)同屬一個數(shù)量級，相差不大時，則取相應(yīng)于管子平均直徑的面積作為計(jì)算受熱面積。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第六節(jié)對流受熱面的面積、介質(zhì)流速、流通截面積和附加受熱面第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日24一、對流受熱面的面積

過熱器、再熱器和省煤器：H=管子外表面積管式空預(yù)器：H=煙氣側(cè)和空氣側(cè)的平均表面積再生式空預(yù)器：H=2×蓄熱板面積附加受熱面：H=爐墻面積×角系數(shù)（膜式壁角系數(shù)為1.0）第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、介質(zhì)流速和流通截面積介質(zhì)流速煙氣空氣蒸汽流通截面積管內(nèi)介質(zhì)流動管外煙氣橫向沖刷煙道截面變化時取幾何平均第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的受熱面積、流通截面積和當(dāng)量直徑

1、轉(zhuǎn)子有效截面積Fa

（式10-71）

2、受熱面積（式10-72）

3、各分倉流通截面積（式10-74）受熱面占據(jù)的截面積（式10-75）

4、當(dāng)量直徑

（式10-76）第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、附加受熱面的計(jì)算（1）附加受熱面積超過5%的主受熱面：附加受熱面單獨(dú)計(jì)算。計(jì)算時：

1）傳熱溫差：

a與主受熱面并行布置：

b布置在主受熱面之后：

2）傳熱系數(shù)：同主受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；

3）允許的誤差：

（主受熱面：）（2）附加受熱面積不超過5%的主受熱面：合并到主受熱面中計(jì)算。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算的基本步驟已知：受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)口煙氣溫度，進(jìn)口工質(zhì)溫度。求：出口的煙氣溫度，出口工質(zhì)溫度，以及受熱面的吸熱量。第十章對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日29對流傳熱計(jì)算的基本步驟由基本的結(jié)構(gòu)尺寸求計(jì)算受熱面積H，煙氣的流通截面F，

工質(zhì)的流通截面f，有效輻射層厚度S。假定煙氣的出口溫度”，求出口煙氣焓I”。求出煙氣的對流放熱量Qcre，若吸收爐膛的輻射傳熱，則需

求出吸收爐膛的輻射熱Qr。由Qcre=Qcab，求出工質(zhì)的出口焓I”，并查得溫度t”。求平均傳熱溫壓Δt求煙氣流速wg、工質(zhì)流速w求煙氣側(cè)的對流放熱系數(shù)1求工質(zhì)側(cè)的對流放熱系數(shù)2第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日對流傳熱計(jì)算的基本步驟求煙氣黑度1求灰污壁溫T2求煙氣側(cè)輻射放熱系數(shù)r根據(jù)燃料種類、受熱面布置選取污染系數(shù)、熱有效系數(shù)、利用系數(shù)求傳熱系數(shù)K求對流傳熱量Qctr校核則計(jì)算滿足要求,否則重新假設(shè)煙氣出口溫度（第2步）計(jì)算。第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日31對流傳熱計(jì)算的三個基本公式；空氣預(yù)熱器的放熱、吸熱公式和漏風(fēng)的影響；傳熱溫壓的計(jì)算及其條件;傳熱系數(shù)的定義和各主要受熱面計(jì)算時傳熱系數(shù)公式的具體形式;對流放熱系數(shù)和煙氣輻射放熱系數(shù)的計(jì)算；污染系數(shù)、熱有效系數(shù)和利用系數(shù)的意義和應(yīng)用;各種對流受熱面面積的計(jì)算；擴(kuò)展受熱面的傳熱計(jì)算及其特點(diǎn)。本章小結(jié)第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日對承壓受熱面，漏風(fēng)的焓取冷空氣焓。管式空氣預(yù)熱器（漏風(fēng)焓按進(jìn)出口空氣平均溫度計(jì)算）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（分冷、熱段）采用煙氣擋板時平行煙道內(nèi)受熱面煙氣對流放熱量第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日1、計(jì)算式

kJ/kg(燃料)2、說明

1）煙氣總的放熱量：？？

2）空氣預(yù)熱器漏風(fēng)溫度：(tha+tca)/2；

3）只有份額為g的煙氣量流過該受熱面