第九章：炉内辐射传热计算

1 M
Tth 1 " T f
5 3
9
第二节 炉膛传热计算 6. 参数确定
（1）水冷壁结构特性
水冷壁－管中心线所在平面 敷设卫燃带的水冷壁－卫燃带向火侧
ห้องสมุดไป่ตู้效容积
炉膛的底部－冷灰斗1/2处的水平面面积 炉膛出口－后屏第一排管中心线所在平面 炉膛高度－炉膛底部至炉膛出口中部水平面垂直距离
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第二节 炉膛传热计算
ka：辐射减弱系数（1/（m· MPa））
（4）炉膛黑度
k ps 1 e 表达： syn
a
p：炉膛内压力（0.1MPa） s：辐射层有效厚度（m）
含义：表征炉内高温介质的辐射能力
气体
三原子气体：CO2、H2O、SO2等 二原子气体：N2、O2、H2等 燃煤 灰分颗粒 焦炭颗粒
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第二节 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
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第二节 炉膛传热计算 5. 基本公式
（1）数学描写
火焰与炉壁之间的辐射换热
syn 4 Q F T 辐射传热公式 f 0 1
ef f
7
第二节 炉膛传热计算
（2）准则方程 辐射传热公式 烟气放热公式
4 Q F syn T f 0 1
Q Bcal VC av (Tth T f'' )
辐射传热＝烟气放热
T1 1＝ Tth
M：经验系数
" f＝
T f" Tth
" 1 Bo f ＝ ( syn ) " 1 f M f
kg：三原子辐射减弱系数 kash ：灰粒辐射减弱系数 kcok ：焦炭辐射减弱系数
火焰 黑度
组成
固体
燃油和燃气：炭黑颗粒
计算 ka kg r kash ash kcok cok
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第二节 炉膛传热计算 7. 基本步骤
（1）校核计算 已计算空气平衡、烟气特性、烟气焓温表、热平衡 计算炉内有效热量→Tth 假定炉膛出口烟温 计算相关参数 计算炉膛出口温度 校核 |假定炉膛出口烟温–计算炉膛出口温度|<100K 合格
>100K，重新计算
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第二节 炉膛传热计算 7. 基本步骤
（2）设计计算 已计算空气平衡、烟气特性、烟气焓温表、热平衡 初步确定炉膛结构尺寸
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
Q Bcal VC av (Tth T f'' )
理论燃烧温度和炉膛出 口烟气温度之间的比热 容VCav
q5 1 b q5
'' Q Bcal (Qef H f f )
单位计算燃料送入炉膛的有效热量
100 q3 q4 q6 Q Qf Qa 100 q4
T1介于 Tth与Tf”之间
Bo
n 1＝C1 ( " ) f
Bcal VC av F 0Tth 3
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第二节 炉膛传热计算
（3）计算方程
T
'' f
F 0T 0.6 M( ) 1 Bcal VCav
syn f 3 th
Tth
Bcal VCav F 3 syn T f 0 th
xmax
hmax hf
烟煤和褐煤 M=0.59－0.5（xmax＋∆x） 无烟煤和贫煤 M=0.56－0.5（xmax＋∆x）
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第二节 炉膛传热计算
（4）炉膛黑度
含义：表征火焰有效辐射的假想黑度 表达：与火焰黑度εsyn有关

syn f
syn syn (1 syn )
炉壁吸热量 火焰辐射到炉壁上的热量 ＝
炉壁吸热量
4 Fl syn T f 0 1
引入热有效系数
4 4 Q F syn ( T T f 0 1 2 )
εfsyn ：炉膛黑度 T1：火焰平均温度 T2 ：炉壁温度
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第二节 炉膛传热计算
（1）数学描写
烟气放热公式
理论燃烧温度 在绝热条件下，燃料燃 烧产生的热量全部用来 加热烟气所达到的温度
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第二节 炉膛传热计算 8. 炉内热负荷分布规律
温度场等不均
h hf
热负荷不均匀系数
某区域热负荷
i
1
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第二节 炉膛传热计算
（1）水冷壁结构特性
包覆有效容积的炉墙面积F 辐射受热面积：H＝xF 特殊受热面角系数 炉膛出口－角系数 x=1
x：角系数
投射到受热面的热量
投射到壁面的热量
面积
燃烧器、人孔角系数 x=0 s/d＝1水冷壁－角系数 x=1
膜式水冷壁－角系数 x=1
卫燃带－角系数 x=1
辐射层有效厚度 s
第九章 炉内辐射传热计算
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第一节 概述
辅助计算 结构计算
物质平衡 能量平衡 受热面积
热力计算
热平衡计算 锅炉计算 水力计算 强度计算
流通面积
受热面热平衡 工质和烟气进出口温度
传热计算：受热面传热量 受热面积
燃烧产物
工质参数
关系
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阻力计算
第一节 概述
燃烧计算 （物质平衡） 辅助计算 热平衡计算
空气量的计算（成分、容积） 烟气量的计算（成分、容积） 空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率
3.6V f F
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第二节 炉膛传热计算
（2）热有效系数
i Fi 平均热有效系数 F

炉壁吸热量 火焰辐射到炉壁上的热量
（3）系数M
含义：表征炉内温度分布特性
表达：与炉内火焰最高温度相对位置、燃料和燃烧方式有关
M A B( xmax x)
A和B：系数 hmax：火焰温度最高处高度 hf：炉膛高度 ∆x：火焰中心位置修正值
（能量平衡）
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第二节 炉膛传热计算
1. 基本任务
设计计算
非设计工 况
炉膛出口烟气温度Tf'' ↓ 炉膛内需要布置的受热面积Ff 炉膛内已知的受热面积Ff ↓ 炉膛出口烟气温度Tf''
校核计算
2. 基本特点
过程复杂 参数不均 辐射为主 流动、混合、传热、燃烧、污染 速度、温度、浓度、物性、黑度 对流换热比例5％