第11章 半辐射和对流受热面的传热计算=锅炉原理 =华中科技大学
华中科技大学考研复试内容复试参考书目复试准备复试资料
华中科技大学考研复试
内容、参考书目、复试准备、复试资料
011数学统计学院
一、复试方式和内容
1.笔试科目（学术型）：数学分析、高等代数
（专业型）：统计学
2.笔试要求：闭卷考试，时间为2小时，满分100分
3.口语面试：以抽签方式回答或叙述有关应试问题及内容
4.面试：以问答或叙述形式回答或叙述有关问题及内容。范围涉及政
治思想、政治态度、品德、身心健康；本科阶段所学全部知识及毕业设
计有关内容，突出对所学数学知识的综合理解、应用能力的测试及解决
实际问题能力测试；计算机使用能力等。要求考生正面回答问题。
二、参考书目
《数学分析》，华东师范大学(上、下册)，高等教育出版社
《高等代数》（第二版），北京大学数学系，高等教育出版社，1988
《统计学原理》，黄良文、曾五一，中国统计出版社，2008
三、复试分数线
学术型：政治50 英语50 专业一90 专业二90
总分：348
专业型：政治60 英语60 专业一100 专业二100
总分：380
012物理学院
一、复试方式及内容：
3月22日上午8：30~11：50；下午2：00~5：30以二级学科点（或中心）组织面试考试（包括英语听说和专业面试），每个组点由3~5名教师及一名记录员组成。
1．英语听说面试前，做好命题准备工作，时间约为8分钟，考试全程录音，录音保存期为6个月。
（1）考生与主考就考生的大致背景进行简短问答交流，约3分钟。
（2）主考针对考生发言提问，进行交谈，约5分钟。
2．专业面试
（1）面试内容应包括专业知识，综合素质和能力以及思想政治品德等考核内容。每名考生面试约20分钟。
锅炉原理习题
第7章过热器和再热器
判断题：
1．汽-汽热交换器是利用过热蒸汽来加热再热蒸汽以达到调节再热蒸汽温度的目的。(√) 2．与中压锅炉相比较，高压锅炉过热器吸热量在锅炉总吸热量中所占比重减少，而蒸发热量比重增加。(×) 3．超高压锅炉蒸汽参数为P＝100×0.098MPa。(×)
问答题：
1．过热器和再热器按传热方式分为哪几种型式？
按照传热方式的不同，过热器和再热器可分为对流式、辐射式和半辐射式三种。
受烟气直接冲刷，以对流传热为主要方式吸收烟气热量的过热器或再热器称对流式。它们一般布置在锅炉的水平烟道或尾部烟道上部。
布置在炉膛内壁面上，直接吸收辐射热的过热器或再热器称辐射式。如广泛采用的顶棚过热器，布置在炉内某一部位的壁式过热器或再热器。某些高参数大容量直流锅炉水冷壁的上段，实质上也是辐射式过热器。
半辐射式过热器，是指布置在炉膛出口烟窗处，既能接受炉内的直接辐射热，又受烟气直接冲刷吸收烟气对流热的受热面，通常称为屏式过热器。吸收对流热和辐射热的比例，视其布置部位烟温高低而不同。
2．过热器的作用是什么?
过热器是把饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽的设备。
饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓降增加，从而提高了热机的循环效率。
此外，采用过热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被浸蚀，为汽轮机进一步降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。
蒸汽温度的提高，受到钢材的高温特性及造价的限制。当前，大多数电站锅炉的过热蒸汽温度在540-550℃之间。
3．再热器的作用是什么?什么参数的锅炉装再热器?
华中科技大学工程传热学课后习题答案
当 A 在内，B 在外时，A 与 B 材料的外径为 d2、d3 可分别由上式得出。
4
d2 V
0.785
3 d 12 3.14 10
0.785
0.03 2 0.07
d3 V
0.785
3 2 d2 4 10
0.785
0.07 2 0.1
此时每米长度上的散热量为：
第一章：
1-3 一大平板，高 2.5 m，宽 2 m，厚 0.03m，导热系数为 45 W/(mK)，两侧表 面温度分别为 t1 = 100 ℃， t2 = 80 ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解: R
0.03 1.3 104 K / W A 2.5 2 45
3-7 一根体温计的水银泡长 10 mm，直径 4 mm，护士将它放入病人口中之前， 水银泡维持 18℃；放入病人口中时，水银泡表面的换热系数为 85 W/(m2K)。 如果要求测温误差不超过 0.2℃，试求体温计放入口中后，至少需要多长时间， 4℃的病人口中取出。 已别水银泡的物性参数为 = 13520 才能将它从体温为 39． kg/m3，c = 139.4 J/(kg·℃)， = 8.14 W/(mK)。
解：
I 2 R hdL(t w t ) R L 7 10 7 1 9.908 10 2 2 A (0.0015)
西安交通大学锅炉原理复习思考题
<<锅炉及其工作原理>>复习思考题
判断题 (对者划√, 错者划×)
●炉膛中火焰的放热量等于布置在炉膛四周的受热面内工质的吸热量之和。（）
●锅炉的热力计算分为设计热力计算和校核热力计算. ( )
●小容量“D”型锅炉的优点之一是容易实现炉排双侧进风（）
●烟气仅由三原子气体、炭黑、焦炭粒子和飞灰粒子所组成. ( )
●空气的热容量比烟气的热容量大. ( )
●炉膛黑度是对应于火焰有效辐射的一个假想黑度. ( )
●对锅炉炉膛辐射受热面， （）
●锅炉对流受热面的传热系数与计算传热面积有关. ( )
●干松灰的积聚量可以无限增长. ( )
●酸露点温度就是指硫酸蒸汽凝结时的烟气温度. ( )
●省煤器和空气预热器是任何锅炉都必不可少的部件. ( )
●整台锅炉的校核计算较整台锅炉的设计计算更容易完成。
●炉膛黑度和系统黑度是一回事. ( )
●其它条件相同时, 顺列布置时较错列布置时的对流放热系数大. ( )
●烟气侧的汽温调节方式既可降低汽温也可升高汽温. ( )
●化学反应能力强的煤种的火焰黑度大于化学反应能力弱的煤种的火焰黑度。（）●其它条件相同时, 含灰气流时较不含灰气流时的辐射放热系数大. ( )
●对流受热面的热量传递全部以对流方式完成（）
●折算水分是指随同单位热量(每kJ)进入锅炉的水分. ( )
●理论燃烧温度是指每公斤燃料在绝热条件下完全燃烧后烟气的温度. ( )
●热空气温度越高越好（）●采用摆动式燃烧器调节过热蒸汽温度的方法既适用与燃煤锅炉也适用燃气锅炉（）●水冷壁涂有卫燃带时的污染系数较无卫燃带时的大（）●发电厂中的烟囱主要是为了增加锅炉的通风能力（）●对于自然通风的锅炉, 夏天时的通风能力大于冬天的通风能力. ( ) ●自生通风能力既可克服流动阻力也可阻滞流体的流动（）●煤粉炉的火焰辐射能离大于油气炉的火焰辐射能力。（）●理论上锅炉的容量和它所产生的蒸汽的参数是相互独立的量。（）
锅炉原理 第11章锅炉热力计算
物质平衡
D1i1''＋Dis ' i2 D1＋D
29
第三节
对流受热面传热计算
（2）屏式过热器 吸收炉膛直接辐射热
特点
吸收屏间烟气放热（辐射和对流）
i' I' 屏区 I'' Q '' p,s Qp'' i''
直接从炉膛中吸 收的辐射热量
D '' ' r c 气放热量 (i i ) Q p Q p Bcal r ' '' Qp Qp Qp
炉膛传热计算
3. 基本方法
半理论 半经验 相似理论→准则方程
经验公式→计算结果
4. 基本假设
传热过程独立性：不受其它过程影响 炉内参数均匀性：零维模型 辐射换热主导性：仅考虑辐射
水冷壁管连续性：连续平面-无限靠近的平行平板灰体
5
第二节
炉膛传热计算
5. 基本公式
（1）数学描写
Q F syn 0 (T14 T24 ) 辐射换热公式 f
计算炉内有效热量→Tth
已知的炉膛出口烟温→计算相关参数 计算炉膛出口温度 校核 |已知的炉膛出口烟温–计算炉膛出口温度|≤100K 合格 >100K，重新修正结构尺寸
17
第二节
讲解燃气锅炉传热计算方式
讲解燃气锅炉传热计算方式
燃气锅炉传热计算是指燃料燃烧计算及热平衡计算之后进行的结果，即锅炉热力计算的核心部分。按照锅炉传热的特点，可分为炉膛传热计算、半辐射和对流受热面传热计算。按传热计算任务的不同，又可分为设计计算和校核计算。
而设计计算的概念：设计锅炉时，根据给定活选定的炉膛出口烟气温度Ø，确定炉膛内所需布置的辐射受热面积H。
校核计算的概念：由于许多计算与炉膛结构有关，所以设计新锅炉也通常采用校核计算方式，即预先布置好炉膛结构和辐射受热面，校核炉膛出口烟气温度Ø，是否在合理的范围内。如布置不适合，则修改后进行计算。现有锅炉在非设计工作条件下(如燃料、负荷、运行工况活某些部件机构改变情况下)的校核计算，是根据已知的炉膛结构，校核炉膛出口烟气温度Ø，看其是否在合理范围内，若Ø值过高，则应增加辐射受热面.相反，则应减少辐射受热面。
燃气锅炉炉膛传热过程是炉内燃烧过程和燃气流动过程同时进行的，炉内既有燃烧反应的化学过程，
又有物质交换和热量传递的物理过程。烟气的温度和成分在其行程上变化很大，呈不均匀状态，炉膛内流场、温度场、成分场(燃尽率分布)和炉壁热流分布比较复杂。由于影响炉膛传热过程因素很多，所以到目前为止，直接用理论分析来进行炉燃气锅炉膛传热计算是不可能的，必须进行不同程度的简化，提出简化的传热模型。
锅炉原理期末复习资料
授课：岳
悦
编写：许长浩
吴梦晨
向明明
焦
彤
排版：许长浩
6、旋转射流与直流射流区别 ①旋转射流除具有直流射流中存在的轴向速度、径向速度外，还有切向分速度，因 而在旋转射流内部产生了回流区 ②旋转效应衰退快，射程比直流射程短 ③旋转射流的扩展角一般比直流射流大 ④旋流燃烧器衰减很快时期后期混合较差， 故一般舍和与质量中等以上的烟煤燃烧 7、常见的低 NOx 燃烧技术：低过量空气燃烧、浓淡偏差、空气分级 8、直流煤粉燃烧器结构的特点 ①强化着火一次风喷嘴：出口带有钝体并实行煤粉浓、淡分离燃烧，带周界风 ②五层中间二次风喷嘴：上下两层水平偏角，中间直吹 ③紧凑燃尽风和分离燃尽风喷嘴： 实现空气分级燃烧。 紧凑燃尽风单层或双层布置， 分离燃尽风喷嘴 4-5 层布置。 9、炉膛的结构应满足的条件 ①有良好的炉内空气流动特性，避免火焰冲撞炉墙，这是保证炉膛水冷壁不结渣的 重要条件。同时还应使火焰在炉膛中有较好的充满程度，减少炉内停滞旋涡区。停滞旋 涡区对燃烧是不利的，它使烟气有效流通截面缩小，煤粉在炉内逗留时间缩短，以致来 不及完全燃烧 ②有布置一定数量受热面的炉膛空间，将烟气温度冷却到允许的数值，保证炉膛出 口及其后的受热面不结渣 ③有合适的热强度 10、炉膛设计参数：①炉膛容积热强度 ②炉膛断面热强度 ③燃烧器区域壁面热强度； ④燃尽区容积热强度 ⑤炉膛壁面热强度
《锅炉原理》备课笔记10
《锅炉原理》备课笔记10
第十章半辐射和对流受热面的传热计算
一．对流传热计算的基本公式
1． 炉膛里面全是辐射传热；对流烟道内全是对流传热。
2． 半辐射受热面指后屏，后屏的辐射量传热占大部分，可能达到80%，这个辐射传热量来自炉膛内部。流经对流受热面的烟气传给受热面的热量即使是用辐射的方式传递的，和用对流的方式传递的热量一起统称对流传热量。
3． 对流放热系数公式：)(0l df I I I Q αϕ∆+''-'= （10-1）
4． 在这些公式中，工质焓用小写字母；烟气焓用大写字母。
二．工质对流吸热量 因为吸热的工质不同有很多公式，具体公式自己写。
1．空气预热器的吸热公式：))(2
(00'-"+∆+''=k k zx dx I I Q βαβ （10-6） 2．各个公式是针对1kg 燃料的；空气焓是1kg 燃料燃烧所用那么多空气的焓。
三．对流传热量
1．对流传热量公式：j
dc B t KH Q ∆= （10-7） 2．这个公式是针对1kg 燃料的，这里面最不好求的是对流传热系数。
§10-2传热温压
1．对数平均温差公式：x
d x d t t t t t ∆∆∆-∆=∆lg 3.2 （10-8） 2．串联混合流、平行混合流、交叉流的公式的用法见标准上的说明。先求出修正系数再求出逆流温差，两个数据相乘得到温差。
§10-3传热系数
一．传热系数的表达式
1．通用表达式：21111
αλδλδλδα++++=g g js js h h K （10-15）
2．（10-15）式的简化过程：
（1） 分母的几个量相比，js
第11章 半辐射和对流受热面的传热计算=锅炉原理 =华中科技大学
qf —炉膛辐射受热面的平均热负荷，kw/m2，式（10-26）计算确定；
Fp —屏进口处烟窗面积，m2。
6
工质对流吸热量
Q—从炉膛（透过屏）向屏后受热面（第二级屏或凝渣管或过热器） f
的直接辐射热量
Q f Qf (1 a) x p
。
对于顺列管束： d 0.2Cs Cz
d
0.65 Ree Prr0.33 kW/(m2•℃) (11-30)
对于错列管束： C C R 0.6 P 0.33 d s z e r d
kW/(m2•℃) (11-33)
21
对流放热系数a
纵向冲刷
d
过热器、再热器和省煤器等受热面中的受热介质（蒸汽、水等）以及 空气预热器中的烟气均在管内作纵向冲刷，当Re数在104～5×105； Pr数在0.6～120范围内时，其放热系数可用下式计算 ，kW/(m2•℃) (11-36) d 0.023 Re0.8 Pr0.4 Ct Cl
烟气对流放热公式；
工质（蒸汽或水或空气）的对流吸热公式 ； 对流传热公式 。
2
对流传热计算的基本公式
假定烟气流过对流受热面，烟气 通过受热面管壁对工质放热时， 烟气温度由 ℃降至 ℃；
工质温度则由 t ℃提高到 t ℃；
对流受热面的换热计算
锅炉对流受热面的换热计算
大型电站锅炉的对流受热面是指对流换热为主的对流过热器和再热器、省煤器、空气预 热器、直流锅炉的过渡区等，也包括辐射份额较大的屏式受热面。尽管这些受热面的结构布 置、工质和烟气的参数都有着很大的不同，辐射传热所占的份额不同，但为了简化计算，均 采用对流传热计算的规律，将辐射传热部分折算到对流传热，各个不同受热面的计算方法有 所不同。
对流受热面的换热计算，不论是设计计算还是校核计算，都是利用对流传热方程和烟气 侧与工质侧的热平衡方程，分别从对流传热和热平衡的角度来表达对流受热面的对流换热 量。
对流受热面换热计算的基本方程
1. 受热面的对流传热方程
式中Q j ——以对流方式由烟气传递给受热面内工质的热量，以况燃料（固体、液体）或 1m 3 ；燃料（气体）为基准；K ——传热系数,W/（m 2・，C ）；廿——传热温压，°C； H — 一参与对流换热的受热面面积，m 2； B ——锅炉计算燃料量，kg/s 。
2. 烟气侧热平衡方程
对各段受热面，烟气侧热平衡方程是基本相同的
Q d =^（h ，— h 〃 + A a h o ）,kJ/kg
式中中——保热系数，考虑散热损失的影响；h '、 y
截面上的平均焓值，Mg ；址一对应于过量空气系数a =1
时，漏入该段受热面烟气侧
的冷空气焓值,kJ/kg ； A a ——该段受热面的漏风系数。
3.工质侧热平衡方程
对于布置在不同位置、不同工质状态的受热面，工质吸热量的计算方法不同。
（1）布置在炉膛出口处的屏式过热器或对流过热器。
这一类受热面的工质总吸热量由两部分组成：屏间（或对流受热面）烟气的对流换热量 和炉膛烟气的辐射换热量，所以，在计算屏（或对流受热面）的对流换热量时，应从工质吸 收的热量中扣除该受热面接受的炉膛辐射热量，即 D （h ”- h ） Q d = ―B— - Q f ,kJ/kg
第10章 炉膛传热计算=锅炉原理 =华中科技大学
Hl〞― Tl〞所对应烟气焓
6
炉内传热基本方程式
VCpj＝（Ql- Hl")/(Ta-Tl")，温度Ta至Tl"之间燃烧产物的平均热容量。 Ql＝Qr*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk， kJ/kg 基于炉内热平衡，即高温烟气与水冷壁之间的辐射换热量应等于炉内
烟气的放热量可得到炉内辐射传热的基本方程式：
αl*θ14/B0 +θl ″ －1＝0
(10-13)
8
炉内传热的相似理论方法
根据试验数据的整理，可得到炉内换热的准则方程式： θl″＝B00.6/(M*αl0.6+B00.6)＝f〔B0/αl，M〕，（10－14）
M―考虑炉内火焰最高温度相对位置的经验系数，与燃料 性质、燃烧方式、及燃烧器布置的相对高度等因素有关。
2
炉内传热基本方程式
对炉内辐射传热计算所作的几点假设：
1. 炉内传热只考虑辐射方式的热交换，略去约占5℅的对流热交换。 2. 燃烧和传热两个过程分开考虑。
3. 炉内各物理量（如温度、黑度及热负荷）是均匀的，考虑燃烧工况的 影响时引入经验系数。
4. 把与水冷壁相切的平面看作是火焰的辐射表面。
炉膛中火焰每小时传给辐射受热面的热量Qf：
5
炉内传热基本方程式
烟气在炉内的放热量：
Qf＝φ* Bj ( Ql-Hl") ＝φ* Bj * VCpj( Ta-Tl")， kw
华北电力大学(保定)(热能与动力工程)考研复试大纲热力设备及运行
华北电力大学（保定）
2013年硕士研究生入学考试复试笔试科目考试大纲
（招生代码：10079）
《516热力设备及运行》
一、考试内容范围：
1、蒸汽在汽轮机级内的流动规律和能量转换规律、级内能量转换过程中各种损失和级效率的物理意义及提高级效率的途径；
2、多级汽轮机的工作特点，汽轮机的进排汽阻力损失和减少损失的措施，汽轮机装置的各种评价指标，汽轮机的轴封原理和轴封系统，多级汽轮机轴向推力的组成及平衡措施，提高单排汽口凝汽式汽轮机极限功率的方法；
3、汽轮机级及级组的变工况特性，不同配汽方式对定压运行机组经济性和安全性（或灵活性）的影响，滑压运行与定压运行对机组运行的影响，初终参数变化对汽轮机工作的影响；
4、汽轮机凝汽设备的工作原理、任务和类型，影响凝汽器真空的因素和凝汽器工作压力的确定，凝汽器的变工况特性；
5、汽轮机主要零件的强度校核方法和危险工况，叶片及叶片组的振动形式和叶片动强度校核准则，转子临界转速的现象及由质量不平衡引起转子振动时的幅频、相频特性，汽轮机零件热应力的产生原因及控制；
6、汽轮机调节系统的任务及其工作原理，汽轮机运行对调节系统静态特性的要求，调节对象及调节系统对调节系统动态特性的影响；
7、汽轮机的热膨胀、热变形，热应力产生的原因及控制，汽轮机的启动
和停机的基本过程。
8、锅炉设备主要部件的作用，汽水系统、风、煤、烟、灰系统的工作流程，锅炉的类型；燃料元素分析与工业分析概念，挥发分、焦炭、水分、灰分、硫分和灰熔点对锅炉工作的影响。动力用煤的分类。固体燃料发热量；
9、燃料燃烧的理论空气量、实际空气量、过量空气系数、理论烟气量、实际烟气量、干烟气体积等的计算方法，空气与烟气焓的计算方法和锅炉机的组热平衡计算方法；
《锅炉原理》教学大纲
《锅炉原理》教学大纲
课程名称:锅炉原理
英文名称: Boiler Mechanism
学时:80
学分:4
一、课程的目的和任务
《锅炉原理》是热能与动力工程专业的一门主要专业课程。通过该课程的学习，学生应能掌握锅炉工作的基本原理，具有锅炉安全、经济运行的一般知识，并培养分析工程问题、设计、计算和试验的初步能力。
二、本课程的基本要求
1.掌握锅炉工作原理，炉内过程和锅内过程的基本概念。
2.掌握锅炉热力计算及水循环计算方法。
3.能独立地应用基本理论，分析锅炉设计和运行的有关问题。
4.初步掌握锅炉试验的基本技能。
5.初步了解国内外锅炉的技术水平和发展方向。
三、本课程与其他课程的联系和分工
1.对先修课程与教学环节的要求
电厂化学和热力学，要求讲清浓度、温度、压力对化学反应速度与化学平衡的影响；分子运动与活化能概念；单相与多相体系；反应级数等。
流体力学及泵与风机，要求讲清连续性方程、能量方程及动量方程；管内层流与紊流；阻力计算；自由射流；边界层，泵与风机的结构及基本工作原理等。
传热学，要求讲清三种传热方式的基本概念；气体对管子和管簇的放热，沸腾换热，膜态沸腾；气体与固体颗粒的辐射减弱系数，辐射层厚度，角系数；复合换热和强化换热等基本概念。
认识实习，了解电能生产过程，受热面、燃烧设备、煤粉制备、风机、构架、炉墙等部件的结构和作用。
2.对后续课程与教学环节的要求
热力发电厂，要求讲清提高发电厂热力过程和整个电厂经济性的基本理论，热力系统的计算方法，单元机组的热力特性及安全经济运行的基本知识。
过程参数检测及仪表，着重介绍用于锅炉测量元件的原理，测量方法和技术。
锅炉原理思考题
《锅炉原理》思考题
思考题I
1. 已知： Car=66.4% Aar=14.93% Qgr.ad=6300kal/kg
Har=4.22% Mar=5.04% DT=1000℃
Oar=7.90% Var=22.05% ST=1080℃
Nar=0.97% Mad=2.28% FT=1120℃
Sar=0.49%
问：（1）该煤属于何种煤？
（2）实际煤耗B=130t/h,其标准煤耗是多少？
（3）该煤是否属于高硫煤？
（4）合理的炉膛出口温度是多少？
（5）当q4=1.5% ," 1.2l α=时，标准状态下，单位时间内实际入炉空气量和实际产
生烟气量各是多少？ 解：100100
ar ar daf ar A M V V --= .7000net ar bz Q B B =⨯，.,9600()100100ar ar ar net ar gr H M Q Q =-+，..100100ar gr ar gr ad ad
M Q Q M -=- .1000zs ar ar net
S S Q = "(50100)lt ST ϑ=-℃
"0lt j V V B α=，000((1)0.0161(1))y y j V V V V B αα=+-+-
2. 在固态排渣煤粉炉中，示意画出其热平衡关系，并指出锅炉热平衡试验的两种方法，简述反平衡法的优点。
3. 已知： D gr =1025t/h ，D zr =835t/h ，Q net.ar =20935kJ/kg ，P=2％
"gr
i =3410kJ/kg ，gs i =1230kJ/kg ，"zr i =3542kJ/kg ，'zr i =3016kJ/kg ，ls i =1753kJ/kg q 2=4.5%，q 3=0.5%，q 4=1.5%，q 5=0.5% ，q 6=0.5%，
第十一章 半辐射受热面及其传热计算
能源与环境学院 Energy & Environment
14
屏区烟气辐射热流
1 2 1
中国 南京
2
S1
d
2
图11-2 两个平面之间的辐射（a）和火焰辐射面与屏片吸热面之间的辐射（b） 1——辐射高温平面或火焰辐射平面，其温度为T1；2——吸热低温平面，其温度为T2
其间充满带吸收、自身辐射和散射性能介质的两个无限大平行平面（图 11-2a）的辐射传递，其辐射热流公式 0 (T14 T14 ) qR kW / m 2 3 1 1 kd 1 4 1 2
（4）烟气焓降应与所在空间辐射热和纯对流热以及该区空间向后穿透 至下一级受热面的辐射热的总和相平衡；
（5）高温烟气与受热面直接接触(冲刷)，受热面积灰状况一般比炉内水 冷壁要严重一些；热有效系数和有关黑度中不考虑焦炭项。
（6）计算受热面积：
Hp=2xpFp
屏风面积Fp：由屏最外圈管子的外轮廓线所围成的平面面积。 （7）传热计算时将屏空间辐射与烟气纯对流合并，按对流传热方式进 行计算。半辐射受热面壁温偏高，致使传热能力有所下降，需对传热 系数进行必要修正；屏吸收的空间辐射比纯对流大， α1中αc要折算到 按屏的计算受热面积进行计算。 能源与环境学院
p qR T1 T2
kW /(m 2 C )
(11 11)
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传热系数
以热有效系数 来考虑灰层污染时，按烟气侧全部受热面H
计算传热系数
K
1
1
1
1
1
1 1
(11-25)
以污染系数 来考虑灰层污染时，按烟气侧全部受热面的H
计算传热系数
K
H1 H
H2 H
1
1
(11-26)
19
放热系数a
烟气对管壁的放热系数 1 ：烟气的对流放热系数d 和管间 烟气容积的辐射放热系数 f 。 对流管束烟气侧放热系数
Pr数在0.6～120范围内时，其放热系数可用下式计算
d
0.023
ddl
Re0.8
P0.4 r
Ct Cl
，kW/(m2•℃)
(11-36)
➢ 回转式空气预热器对流放热系数
Re数在103～105范围内的回转式空气预热器烟气和空气侧的放热系数 按下式计算
d
C
ddl
R 0.8 e
P0.4 r
Ct Cl
25
pj
t pj
，℃
(11-11)
其中 p、j t pj—烟气与工质进、出口温度算术平均值。
12
传热温压
➢ 其它流动方式的温压，则按逆流温压乘以修正系数来计算
t tn ，℃ (11-12)
系数 由图查出。对于不同的流动系统
（11-5）及图（11-6）中标出 。
值分别在图（11-4）、图
➢ 对于任何一种复杂的连接方式，如果系统中顺流部分的传热温压与逆 流部分的传热温压之比大于0.92，则系统温压的计算的可简化为：
Qf
" 2
Qf "
Qph
Qph
5.67 1011 Fp"Tp4 r
Bj
8
工质对流吸热量
➢ 对于空气预热器，空气的吸热量按下式计算
Qdx
2
H 0Baidu Nhomakorabeak
H
0 k
，kJ/kg (11-8)
式中 —空气预热器出口处空气量理论空气量之比,
t t zf ，其中t 为炉膛过剩空气系数；t 和zf 分别为炉膛和制粉系统的漏风系数。按表2-7数据选取；
➢ 对于过热器
燃用固体燃料，横向冲刷错列布置的光管管束
K
1
1 1
1
2
(11-18)
15
传热系数
燃用固体燃料，横向冲刷顺列布置的光管管束、燃用气体燃 料、重油横向冲刷错列或顺列布置的光管管束
K 11
1 2
(11-19)
➢ 对于受热介质为水、汽水混合物和超临界压力过热蒸汽的 受热面，式（11-18）、（11-19）可变为
➢ 顺流或逆流的传热温压按对流平均温差计算
t td tx td tx
In td 2.3Ig td
tx
tx
，℃ (11-10)
11
传热温压
式中 td —受热面两端的温度差中的较大值，℃； tx —受热面两端的温度差中的较小值，℃。
当 td 1.7 时，传热温压可取算术平均值
tx
t
td
tx 2
空间而落在屏后受热面的部分。可按下式计算：
2
xp
b
b
s1
1 s1
(11-7)
b、s1——分别为屏间烟气空间的深度和宽度，后者即为屏间节距， 见图11-2。
7
工质对流吸热量
➢ 对于屏后受热面（第二级屏或凝渣管或过热器），其入口
断面的辐射热Qf
应为炉膛穿透辐射热
2
Qf
"与第一级屏屏
区高温烟气对其后受热面的辐射热Qph之和，即
算；对管式空气预热器，按该段空气预热器进、出口空气温度的平均值
计算；对回转式空气预热器，取冷段与热段空气焓的平均值。
4
工质对流吸热量
➢ 对于过热器和省煤器，工质对流吸热量按下式计算
Qdx
D Bj
(h
h)
，kJ/kg (11-2)
➢ 对开屏式过热器及吸收炉内辐射热的对流过热器，则有
， Qdx
D Bj
qf —炉膛辐射受热面的平均热负荷，kw/m2，式（10-26）计算确定；
Fp —屏进口处烟窗面积，m2。
6
工质对流吸热量
Qf—从炉膛（透过屏）向屏后受热面（第二级屏或凝渣管或过热器）
的直接辐射热量
Qf
Qf
(1
a) xp
(11-6)
a—为屏间烟气黑度，用本章有关公式计算确定；
xp— 为屏进口截面对出口截面的角系数，表示炉膛辐射热透过屏间
kW/(m2•℃)。
14
传热系数
影响灰污层的热阻 (h )的因素：燃料种类、灰粒尺寸、烟 气流速、管子下径和h布置方式等。热力计算中用污染系数
或热有效系数 来考虑灰层的污染。
对于空气预热器则采用利用系数 综合考虑积灰污染、烟
气和空气对受热面冲刷不均匀等的影响。 不同情况下的传热系数可作如下简化：
第十一章 半辐射和对流受热面的 传热计算
对流传热计算的基本公式 传热温压 传热系数 对流受热面面积与介质速度
1
对流传热计算的基本公式
对流受热面中烟气与工质间的换热过程： ➢ 烟气对管外壁的放热（包括辐射与对流）； ➢ 管外壁到管内壁的导热 ； ➢ 管内壁对工质的对流放热 。
对流传热计算的基本公式 ： ➢ 烟气对流放热公式； ➢ 工质（蒸汽或水或空气）的对流吸热公式 ； ➢ 对流传热公式 。
示）后可用以下公式计算：
H
H
0 y
(
1)
H
0 l
kJ/k （11－1）
式中
H
—受热面进口烟气焓，
H
H
0 y
(
1)
H
0 l
，kJ/kg
H—受热面出口烟气焓，Qdf
(
H
H
H
0 l
)
，kJ/kg
H
0 l
—
1时漏入空气的焓，kJ/kg
—受热面漏风系数，按经验数据或表2－7选取。
对于空气预热器以外的各对流受热面，取冷空气温度（20～30℃）计
(h h)
Qf
kJ/kg (11-3)
式中Qf—屏式过热器来自炉膛的辐射吸热量：
Qf Qf Qf
(11-4)
5
工质对流吸热量
Qf
g q f Fp
Bj
(11-5)
Qf —屏进口处截面（炉膛出口截面）所吸收的炉膛辐射热量
g —屏区（在炉膛高度方向）热负荷分布不均匀系数，可查图10-6； —考虑屏间烟气向炉膛反辐射影响的修正系数，可查图10-1；
再用相似理论整理出实用的计算公式 。
➢ 横向冲刷
对于顺列管束：d
0.2CsCz
d
Ree0.65 Prr0.33
kW/(m2•℃)
(11-30)
对于错列管束：
d
CsCz
d
R 0.6 e
P0.33 r
kW/(m2•℃) (11-33)
21
对流放热系数ad
➢ 纵向冲刷
过热器、再热器和省煤器等受热面中的受热介质（蒸汽、水等）以及 空气预热器中的烟气均在管内作纵向冲刷，当Re数在104～5×105；
t (ts tn ) / 2 ，℃ (11-16)
13
传热系数
传热系数K：管式受热面的传热系数可简化为多层平壁的传 热系数进行计算
K
1
1
h b g
1
1 h b g 2
，kW/(m2•℃) (11-17)
式中1、2 —加热介质对管壁及管壁对受热介质的放热系 数，kW/(m2•℃) ；
h、b、 g—烟气侧灰层、管壁及工质侧水垢层的厚度，m； h、b 、g —烟气侧灰层、管壁及工质侧水垢层的导热系数，
1 (d f ) ，kW/(m2•℃) (11-28)
对屏式受热面烟气侧的放热系数
1
d
2s2 x
d
f
，kW/(m2•℃)
(11-29)
20
对流放热系数ad
对流放热系数：表征对流换热过程强弱的指标。它与气流速度和温 度，定性尺寸，受热面的冲刷方式（纵向或横向），受热面的布置方 式（顺列或错列以及节距和排数）表面形式（光管或鳍片管），冲刷 介质的物理性质等因素有关。其数值是在试验台上用试验方法得出，
H
0 k
、H
0 k
—空气预热器进、出口理论空气焓，kJ/kg。
9
对流传热量
对应于一公斤计算燃料，对流传热量按下式计算
Qdc
KH t Bj
，kJ/kg (11-9)
式中 K—传热系数，kW/(m2•℃)； H—传热面积，m2； t—传热温压，℃。
下面讨论上述公式中各物理量的计算方法。
10
传热温压
传热温压：是参与换热的两种介质在整个受热面中的平均温 差。温压大小与两种介质相互间的流动方向有关。 在对流受热面中，逆流流动方式的传热温压最大，顺流方式 温压最小，其它流动方式（串联混合流、平行混合流、交叉 流）的温压介乎两者之间。锅炉常用的流动方式见图11-3。
, kW/(m2•℃) (11-37)
22
污染系数
对于燃用固体燃料的错列管束、燃用所有燃料的屏式受
热面及肋片管束，计算传热系数时需用污染系数 来考 虑由于管子外表面积灰引起的热阻对传热的影响 。
污染系数：与烟速、燃料性质、管子排列方式及其节距、 直径和灰粒尺寸等众多因素有关。
对于燃用固体燃料的错列管束（包括鳍片管束），污染 系数可按以下经验公式计算
，(m2•℃)/W (11-52) Cd Ch 0
23
热有效系数
对于燃用固体燃料的顺列管束、燃用液体和气体燃料的光
管管束以及燃用所有燃料的凝渣管均要用热有效系数
来考虑灰污对传热的影响。 热有效系数的数值，可按不同情况，由表11-3、表11-4、 表11-5查得。
24
利用系数
利用系数 ：表示气流对受热面冲刷不均匀等因素的影 响。 对大型电站锅炉机组的横向冲刷，可取 1.0 ；对屏式 受热面系数 可由图11-14查出；当烟气流速 y 4.0m / s 时，取 0.85 。 对于空气预热器，考虑冲刷不完善、管子污染等原因综合 影响的利用系数 可按表1-18查出。
2
对流传热计算的基本公式
假定烟气流过对流受热面，烟气 通过受热面管壁对工质放热时，
➢ 烟气温度由 ℃降至 ℃； ➢ 工质温度则由 t ℃提高到 t ℃；
➢ 漏入烟道的冷空气（其量用漏风 系数表示）同时被加热，其温度 由tlk℃提高到 ℃。
图11－1 对流受热面热量平衡图
3
烟气对流放热量
烟气在对流烟道中放出的热量在考虑了烟道的散热损失（用保热系数表
17
传热系数
➢ 对于屏式受热面（考虑较大的炉内辐射热使管壁温度，尤 其是灰层外表面温度升高，导致对流传热减少的影响）
K
1
1 1
Qf Qd
1 2
1
(11-24)
式中 Qf—屏从炉膛中吸收的辐射热，kJ/kg； Qd—屏以对流方式（包括管间空气的烟气辐射）传递
的热量，kJ/kg。
➢ 对于肋片和鳍片式省煤器（在考虑上述影响的因素外，还 要考虑在带肋片或带鳍片受热面上面积的扩展，以及肋片 或鳍片本身传热性能与管壁的差异 ）
K
(11-20)
1 1
K 1
(11-21)
16
传热系数
➢ 对于空气预热器 管式空气预热器 ：
K Cn
11
xy1 xk2
(11-22)
回转式空气预热器：
K 11
1 2
(11-23)
xy、xk—烟气、空气冲刷转子的份额 Cn——考虑在转数较低时热交换不稳定性影响的
修正系数，是转数的函数 。可在表11－1中选取。