燃气燃烧与应用课程设计

• 燃气燃烧器设计计算
合理选择燃烧器数量、火孔形式、引射器类型以及燃烧器运行工
况，计算单个燃烧器的其余结构参数。最后利用大气式燃烧器引 射能力试验公式(7-46)进行一次空气系数的核算，并对各结构参数 进行调整。
• 热平衡计算
通过对燃烧室和热交换器进行热平衡分析，对排烟热损失等各部
分热量进行分配和计算，由燃烧室换热计算得出热交换器的进口
Q g Q l Q f Q e Q l Q f Q e 1 Q e2
• Q辐l—射—热通损过失燃，烧设为器总外热壁量面Q向的外5散%）失的热量（包括通过开口向外的 • Qf——排烟热损失 • Q的e11—0%—) 在燃烧室的水冷铜壁上水所吸收的热量Qe1 (设为有效热Qe • Qe2——在热交换器上水所吸收的热量Qe2 (设为有效热Qe的90%)
•tf——流经换热器的烟气对数平均温度，也可以直接取算术平均温度，烟气 的进口温度为燃烧室的实际温度，而出口温度为不出现烟气冷凝的最低温 度。
•口tw温—度—取水进流口的温平度均加温2度5℃，（水即流额的定进工口况温）度。通过燃烧室的换热计算获得，出
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设计计算
热水器
热交换器换热系数
120 y = 33.786x + 23.714
100
80
60
40
20
Leabharlann Baidu
0
1.2
1.4
1.6
1.8
• 3、部分设计参数：热水器向周围的散热损失为总热量的5%；燃烧室 与换热器的吸收热量比为1:9；排烟温度120-180℃；鼓风式燃烧器一 次空气口风压（10Pa左右）；换热器的换热系数根据热水器形式按附 图进行选取。
• 任务分配：一班：烟道式热水器（5、7、9）；二班：烟道式热水器 （6、8、10）；三班：鼓风式热水器（10、14、18）；四班：鼓风 式热水器（13、16、20）。
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设计计算
热水器
热水器排烟热损失计算
• 通过燃烧计算，可得到理论烟气量。设定合理的过剩空气系数， 即可计算出实际烟气量。
• 选择合理的排烟温度，即可计算出实际烟气带走的热量。
Q f ( V R 2 c R O 2 V O H 2 O c H 2 O V N 2 c N 2 V O 2 c O 2 ) t c
三、主要参考资料
• １、煤气设计手册（下） • ２、燃气工程技术手册 • ３、机械设计手册（一、二卷） • ４、燃气应用手册 • ５、燃气燃烧与应用 • 6、燃气热水器
设计计算内容
• 燃气燃烧计算：
根据燃气性质，计算出此燃气的热值、密度、理论空气量、理论
烟气量等基本参数。设定合适的热效率，根据热水器的热水产率 计算出燃烧器的热负荷。
计特点、各项参数选择计算依据。
热水器
二、原始资料
• 1、气源参数：按下表进行选取
燃气种类
H2
CH4
N2
C3H8
5R 54
19
27
6R 58
22
20
7R 60
27
13
4T
41
59
6T
78
10T
86
14
12T
95
5
13T
90
10
20Y
75
21Y
50
C4H10
22 25 50
二、原始资料
• 2、热水产率：烟道式热水器（5、6、7、8、9、10）、鼓风式热水器 （10、13、14、16、18、20）(L／25℃.min)按此系列进行选取。
•带入强化燃烧燃烧器计算公式计算燃烧器无 因次面积
•根据火孔总面积合理分配火孔
F Fop K1 u1 us
1
u 1
us
2F F 2 K K1F12
其中：
hba 2H
hba 为一次空气口风压
热平衡计算
在热水器的热交换过程中，热收入是燃气燃烧所产生的热量Qg （在这里只考虑燃烧所释放的化学热，而不考虑燃气和空气所带 入的物理热），这部分热量一部分被水流吸收成为有效热，另一 部分则成为热损失：
t Qe1 cw
式中：w—被加热水的流量，按额定工况下的水流量计 算，也就是热水器的热水产率。
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设计计算
热水器
燃烧室内实际烟气温度
• 在吸算总收烟热的气量热所Q量达中Q到扣e的1两除温部热度分水可所器作得散为的热实热损际量失烟，Q气用l 和温于燃度加烧。热室烟水气流，所计
• 也可计算出理论燃烧温度，采用高温系数法计算出实 际烟气温度。热水器燃烧室高温系数推荐值为 0.55~0.65 。
燃气燃烧与应用课程设计
一、 设计任务
接受课程设计任务的学生应在规定的时间内完成燃气快速热水器部 分设计计算（燃烧器、换热器）的设计任务，具体内容如下：
1、燃烧器燃烧计算和结构尺寸设计计算 2、绘制燃烧器设计简图（包括喷嘴和分配管，标注各主要尺寸，使
用3#图纸） 3、换热器热平衡计算（按照热平衡，计算出换热器的换热面积来） 4、设计说明书：计算内容、热水器燃烧器及各部件结构原理、本设
式中：Vi—实际烟气中各组分排放量（Nm3/h）； ci—在温度tc下实际烟气中各组分定压容积比热(kJ/Nm3K) tc—排烟温度，应充分考虑不同负荷下烟气中水蒸气冷凝和热效率两 者的关系。一般取120~180℃
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设计计算
热水器
燃烧室换热计算
• 根据热平衡计算，扣除烟气带走热量，按照经验将其 余热量进行分配，可得到在燃烧室通过壁面换热传递 给被加热水的热量，据此可计算出被加热水在燃烧室 所获得的温升。
水温，计算燃烧室内实际烟气温度，最后得出热交换器的实际换
热面积。
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热水器
强化燃烧计算
•计算步骤：
•燃气计算：燃气热值、空气量、烟气量等
•喷嘴计算
•确定一次空气系数（0.7~0.8），选择引射器 类型，确定引射器能量损失系数
•按最佳工况计算引射器无因次面积
•确定头部及火孔形式，得到头部能量损失系 数，选择一次空气口风压（10Pa左右）
烟气流速
• 大致确定热交换器的结构，得到烟气的最小通道面 积，结合实际烟气量计算出实际烟气流速。
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设计计算
热水器
换热器换热面积计算
对于换热器而言，辐射换热可以忽略不计，只考虑对流热交换：
F Qe2 K(tf tw)
•F'——换热器的实际换热面积(m2) ，由水管外壁面和肋片总面积组成。 •K——换热器中烟气对管内水流（相对于实际换热面积F‘）的综合换热系 数（W/m2.℃）。此换热系数受管径和烟气流速的影响，附图为在典型换热 器上所获得的实验数据（管径为10mm）。由计算出的烟气流速在图中查出 相应的传热系数。