6-第六章-锅炉本体热力计算汇总

,锅炉及锅炉房设备.,ppt,05/2003 Page,*,topic,第六章 锅炉本体热力计算,6.1,炉膛传热过程及计算,6.2,对流受热面的传热计算,6.3,对流放热系数,6.4,辐射,放热系数,返 回,6.5,平均温差,6.1,炉膛传热过程及计算,第六章,炉膛传热过程具有如下特点,炉膛内的传热过程是与燃料的燃烧过程同时进展的。,炉膛传热以辐射为主、对流所占比例很小。,火焰与烟气的温度在其行程上变化很大。,燃用不同燃料，火焰的辐射特性不同。,辐射受热面通常被灰污所包覆。,6.1,炉膛传热过程及计算,炉膛传热计算的任务在于：,确定炉膛辐射受热面的吸热量和炉膛出口烟气温度。为了应用传热学的根本原理计算炉内传热，特做如下假定：,把传热过程和燃烧过程分开，在必需计及燃烧工况影响时，则引入阅历系数来考虑。,对流传热所占份额不大5左右，计算时可无视。,火焰辐射传热量按某一平均温度来计算。,不同的燃料承受不同的火焰黑度。,承受灰污系数修正。,一、炉膛传热根本方程式,炉膛的传热计算实际上是计算火焰与水冷壁间的辐射换热量，据斯一波公式有：,(kw),第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,另一方面，可从烟气侧列出热平衡方程式：,(kw),二、有效辐射受热面,由于水冷管壁一般都是靠墙布置，只有曝光的一面受到火焰的辐射，而其反面只受到炉墙的反射辐射炉壁假定为绝热面，所以不能完全利用。因此水冷壁辐射受热面积并不等于管子的外外表积。,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,设火焰向炉墙总的辐射热量为 。第一次投落在管子壁面上的热量为,则热量投射的份额为：,：只与外表外形，两物体间几何位置相关，与温度无关的系数。,漏过到炉墙的热量为：,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,经炉墙反射至水冷壁管的热量,经两次辐射至管子的热量为：,有：,有效角系数,炉膛辐射受热面积Hf,在锅炉实行运行时，由于水冷壁被灰污包敷，使管壁积灰层外表温度上升，以致不能无视管壁本身的辐射，也就导致水冷壁受热面吸热量的削减，为考虑积灰的影响我们引入水冷壁管的粘污系数。,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,综合考虑 和 的影响，引入热有效系数,举例说明灰污对传热的影响：,管内工质温度为400 C左右,假设管壁为洁净，则管壁外外表温度等于工质温度,假设管壁上积灰垢厚0.5mm，0.1w/m2 C，此时管外壁灰外表温度为9001000C，因此管壁本身辐射就不能无视；,三、火焰黑度 ,在火焰黑度计算时有：假定,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,火焰视为灰体，即,计算中所涉及到的温度和烟气成分以炉膛出口截面处为准。,在炉膛中，沿火焰行程,随着温度场的变化，火焰中具有辐射力量的成分如赤热焦炭粒，RO2和碳黑粒子等也是变动的，并且随燃料种类，燃烧方式，燃烧工况的不同而不同，因此，炉膛沿火焰行程各处 是不同的,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,例如：在燃用重油时，碳黑粒子 RO2火焰尾部黑度的变化是猛烈的，这是由于引起火焰发光的碳黑颗粒完全燃尽，到火焰末端仅仅是三厚子气体的辐射所致。而燃煤炉焦炭、灰粒、RO2的 变化则较平缓。,据传热学定义：,K：火焰辐射减弱系数 1/mmPa,p：炉膛压力，供热锅炉P=0.1MPa常压燃烧,S：有效辐射层厚度：,燃用气体或液体燃料时：(主要辐射介子RO2，炭黑粒子 这时 是由发光局部黑度 和不发光局部黑度,6.1,炉膛传热过程及计算,第六章,m：发光局部在火焰中所占份额,m,气体燃料,液体燃料,400,0.1,0.55,1200,0.6,1,1200,400,用插值法求取,6.1,炉膛传热过程及计算,三原子气体辐射减弱系数,炭黑粒子辐射减弱系数,2.燃用固体燃料时辐射介质RO2,焦炭粒子、灰粒,灰粒辐射减弱系数,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,第六章,四、炉膛有效放热量与理论燃烧温度,对每kg完全燃烧的燃料,：空气进入炉膛所代入的热量,有ky:,无ky:,炉膛理论燃烧温度 ;是假定在绝热状况下将 作为烟气的理论焓而得的烟气理论温度。,它是假定的温度，由于炉膛内有吸热，因此炉温始终是不能到达 ，但它能定性反映真实炉温凹凸。,6.1,炉膛传热过程及计算,五、炉膛黑度,假定水冷壁分布均匀，并以整个炉膛看作为一个整体，火焰和炉膛是物性均匀的灰体，炉墙又为绝热：,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,六、炉膛出口烟气温度,在设计锅炉时，炉膛出口烟温的选择是一个重要问题，一般是指炉膛出口处，进入对流管束前的温度。,的选择应依据以下两个要求进展,(1).防止对流受热面结渣针对固体燃料,燃用固体燃炉时，假设 取得过高，烟气中的灰处于熔化状态，遇到受热面管子就粘结在管子上，使管壁灰垢层温度上升，结渣就严峻，最终逐步将烟道，从而影响锅炉的正常工作。,一般状况下取 不大于1005-1100C,(2).技术经济条件；针对液体和气体燃料,这是由于 的凹凸打算了锅炉中辐射受热面及对流受热面之间的热吸量比例。,因此 的选择与Qf和Qd比例有关,一般对燃油、气燃料，1200-1400 C,燃油选用下限，燃气选用上限。,第六章,6.1,炉膛传热过程及计算,七、炉膛传热计算步骤,炉膛传热计算可分为：校核计算：，校核 ；,设计计算：，计算 ；,校核计算步骤：,依据的炉膛构造尺寸图，计算 、S和水冷壁构造特性,计算 ，选定 和 ，并计算 由焓温表示,先假定 ，求得 烟气平均热容量,计算 和,计算 ，并同前假定的 相比较：,假设误差100C则应重新假定，直到两者误差100C,6.计算 辐射散热面平均强度,第六章,6.2 对流受热面的传热计算,一、对流受热面传热计算的根本公式,1.热平衡方程式：,1)烟气侧：(,kJ/kg),2),工质侧：(,kJ/kg),空气预热器工质侧：,(,kJ/kg),2.,传热方程式：,(,kJ/kg),二、对流传热系数K的计算,影响因素：烟气、积灰、管壁、结垢和工质，包括对流、辐射和传导三种根本传热方式。,第六章,6.2 对流受热面的传热计算,式中：与 难以测定，在计算中一般以 、来,考虑灰污对管壁传热的影响。,1.,灰污系数 ,表示灰污引起的传热热阻的增加。,则：,只对燃用固体燃料的错列管束考虑灰污对管壁传热的影响。,对流管束、省煤器：由于 ，所以：；,第六章,6.2 对流受热面的传热计算,过热器：由于 很小，所以 很大；,错列管束横向冲刷时，与 、灰粒子分散度有关；,由图表分别查出 、和 按下式计算：,2有效系数 表示受热面有灰污与无灰污时的传热系数之比,在缺 计算数据时；,燃用固体燃料的顺列管束；,燃用重油和气体燃料室，全部受热面(顺列管束、错列管束)；,小型锅炉的锅炉管束。,第六章,6.2 对流受热面的传热计算,由于：；则：,锅炉管束、省煤器：由于 很大，所以 。则,值可由查取。,第六章,6.2,对流受热面的传热计算,3.防渣管、对流过热器受热面K值计算,对每m2对流受热面而言，管壁积灰层外表得到的热流密密度为,a,b,对流换热密度；辐射热流密度,灰污层外表温度；管壁外表温度,c,从式a、b、c可得,d,6.2,对流受热面的传热计算,e,f,将d、e、f相加得,h,6.2,对流受热面的传热计算,据对流换热方程式:,并取,则h,将g代入h得,6.3,对流换热系数,一、横向冲刷管束时的,1、,横向冲刷错列管束时：,2、横向冲刷顺列管束时：,3、横向冲刷错列、顺列混合布置管束时：,6.3,对流换热系数,二、纵向冲刷管束时的,管内流淌：,矩形通道内流淌：,矩形通道内有Z根管子,6.3,对流换热系数,三、横向纵向混合冲刷管束,对于中小型锅炉中，锅炉管束中常有被烟气混合冲刷的状况:,上式计算时必需遵循下面两个原则：,烟气流量和温度取整个管束的平均值；,流速应按横向和纵向分别计算；,四、平均流速和计算截面面积,6.3,对流换热系数,一.V的计算,对烟气：,对蒸汽或水：水或蒸汽流量；比容,对空气：,二计算截面积F,1.当烟气横向冲刷光管管束时：,6.3,对流换热系数,2.烟气纵向冲刷：,管内纵向冲刷：,管外纵向冲刷：,3.烟道截面多处发生变化时,H,1、,H,2、.：,分别为各段受热面积；,F,1、,F,2、.：,分别为各段受热流通截面积；,6.3,对流换热系数,4.烟道截面渐变时：,5.,当节距发生变化时：,6.当,d,变化时：,6.4,辐射换热系数,6.5,平均温差,6.6 对流受热面传热计算方法提要,校核计算：,：受热面构造，、以及,求：、,先假定一个 查 焓温表I 计算,用 ，计算出 水蒸汽表,求出 、,和工质流速：a：对水和蒸汽：,b：对空气：,6.6 对流受热面传热计算方法提要,计算,计算,依据具体状况选择 、,确定 、和,确定,确定,用式 计算,假设防渣管 ，过热器 ，其他受热面 ，则,认为 的假设是合理的，否则重新假定 。,6.6 对流受热面传热计算方法提要,另：可承受图解法：,假定三个出口烟气温度：、；,求出三个 、；,三个 、；,