锅炉10半辐射和对流受热面的传热计算

工质温度？
烟温？ H k
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第一节 对流传热计算的基本公式
迭代计算过程
先假定其中一种介质的终温，按热平衡方程式求出 受热面的吸热量并计算出另一种介质的终温，计算传热 系数和温压，按传热方程式计算受热面的吸热量。
传热方程计算的热量应该等于热平衡方程计算的烟 气放热量或工质吸收的热量否则重新假定终温后再行计 算，直至热量之差不超过2%
河北理工大学本科优秀课程
主讲：赵 斌 教授
第十章 半辐射和对流受热面的传热计算
▪第一节 ▪第二节 ▪第三节 ▪第四节 ▪第五节
对流传热计算的基本公式 传热温压 传热系数
对流受热面面积和流通截面面积 对流受热面传热计算方法说明
第一节 对流传热计算的基本公式
利用： 三个基本方程
对流传热方程 烟气侧热平衡方程
Nu 0.177Cz Re0.64
或
d
0.177Cz
( wd )0.64 d
第三节 传热系数
顺 列 管 束 错 列 管 束
第三节 传热系数
2)错列管束
气流横向冲刷束时，表面传热系数的特征数方程为
Nu C z Cs Re 0.6 Pr 0.33
或
d
CzCs
( wd )0.6 Pr0.33 d
K
1
1 1
1
2
当燃用固体燃料、管束为 K
1
顺列布置
11
1 2
第三节 传热系数
2．省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以
及超临界压力锅炉的受热面
工质对管内壁的传热系数很大
当燃用固体燃料、管束为错列布置
K
1 1 1
燃用固体燃料、管束为顺列布置 K 1
第三节 传热系数
3．屏式过热器（半辐射式屏式过热器）受热面
Qd
D(i" i' ) Bj
Qf
工质温度√ 烟温√
工质温度？
烟温？
Qd
D(i" i ' ) Bj
kJ / kg
H
k
Qd
(
" ky
ky
2
)(
I
0" ky
I
0' ky
)
kJ / kg
第一节 对流传热计算的基本公式
迭代计算的原因
工质温度√ 烟温√
两种介质均各已知一个温度， 两种介质均有一个温度未知， 只有一个热平衡方程，无法求解 必须采用先假定后校核的迭代计算方法。
工质侧的热平衡方程 分别从传热和热平衡的角度来表达对流受热面的对 流传热量。（热平衡方程实际为一个） 以1kg燃料为基准(kJ/kg或kJ/m3)
第一节 对流传热计算的基本公式
✓对流受热面的传热方程
Qd
KtH j
Bj
✓ 烟气侧热平衡方程
Qd
(I
'
I"
I
0 lk
)
✓ 工质侧热平衡方程（与受热面有关）
交叉流系统 t jc tnl
第二节 传热温压
图1 串联混合流图
第二节 传热温压
△t=ψ △tm
图2 串联混流的温压改正系数ψ
第二节 传热温压
△t=ψ △tm
图3 并联混流的温压改正系数ψ
第二节 传热温压
第二节 传热温压
△t=ψ △tm
图4 交叉流温压改正系数ψ
第二节 传热温压
表1 温压改定系数的决定
第三节 传热系数
➢传热系数计算的 一般表达式
1
K 1 h b sg 1 1h h b sg 2
引入灰污系数
1 h 1 1h h 1
K
1
1 1
1
2
引入热有效系数
K
K0
K 1
11
1 2
烟气侧对流放热系数 1 d f
第三节 传热系数
➢不同受热面的传热系数实用表达式 1．对流式过热器和再热器受热面 当燃用固体燃料、管束为错列布置时，
热与烟气温度四次方和管壁温度四次方之差值 成比例。
燃烧产物的辐射传热系数，把辐射换热量 计算在总的对流换热之中。
第三节 传热系数
燃烧产物的辐射传热系数计算式
含灰气流
f
5.7 108
a
gb 2
1
ahT
3
1
Tab
4
T
1 Tab
T
不含灰气流
f
5.7 108
a
gb 2
1
a
q
T
3
1 1
Tgb T
Tgb T
3.6
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
对流换热面积 一般原则: 壁面两侧放热系数相差很大，放热系数小侧的
湿润面积为传热面积。 放热系数相近，管子内外表面积的算术平均值
作为传热面积。
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
➢ 过热器、再热器、省煤器和锅炉凝渣管束等受热 面，换热面积以管子烟气侧表面积计算。
第三节 传热系数
2．流体纵向冲刷光滑管束的对流放热系数
工质及管式空气预热器中管内流动的烟气或空气:
Nu c Re0.8 Pr0.4
d
0.023 d dl
(Wd dl
)0.8 Pr0.4
ct c1
0.03 Re0.83 Pr0.4
d dl
第三节 传热系数
➢燃烧产物的辐射传热系数 对流放热量与温差的一次方成正比，辐射换
➢ 管式空气预热器换热面积以管内外表面积的平均值计 算。
➢ 回转式空气预热器的换热面积按蓄热板两侧面积之和计 算。
➢ 屏式过热器的换热面积
屏式过热器是一半辐射式受热面，传热面积按平壁
表面积计算：
H 2xpFp(m2)
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
对流受热面流体流速 计算对流放热系数需介质的流速（介质的平均
第二节 传热温压
顺流和逆流
θ‘
θ‘
θ‘
θ‘
θ“
θ“
θ“
θ“
t“
t“ t‘
逆流
逆流
t“
t‘
t‘
顺流
t‘
t“
蒸发受热面
第二节 传热温压
顺流的平均温压
tsl
t t ln t
td ln
tx td
t
tx
逆流的平均温压
t t tnl ln t
t
第二节 传热温压
串联混合流系统 tch tnl 并联混合流系统 tbh tnl
K
1
1 (1 Q f )( 1 )
1
Qd
2
4．对管式空气预热器 K 1 2 1 1
5．回转式空气预热器 K
C
11
xy1 xk 2
第三节 传热系数
➢对流放热系数 传热学的知识，稳态强制对流换热的
准则数方程为
Nu C Ren Prm
第三节 传热系数
1．气流横向冲刷光滑管束的对流放热系数 1)顺列管束
273)
Vk
kyB jV 0 (t 273)
273
水和水蒸气的平均体积流量 Vs Dv
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
体积）温度不断变化，体积流量也随之变化，因此， 流体的流速不恒定。
流体流速是指在定性温度下、规定的流通截面 上的平均流速。
定性温度一般取为流体进出口截面上的温度的算 术平均值。
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
1．介质平均体积流量
烟气的平均体积流量
空气的平均体积流量
Vy
B jVr (
273