第七讲 对流室的传热计算(加热炉,2013)
对流传热系数的计算公式
对流传热系数的计算公式
对流传热系数是热传导中的一种传热方式，常用于热交换器、冷却塔、加热器等传热设备的设计与计算中。
对于流体在壁面上的流动，其对流传热系数与流速、温度、粘度等变量密切相关。
在实际应用中，针对不同的流体与流动状态，可采用不同的计算公式。
下面列举几种常用的对流传热系数计算公式：
1. 自然对流传热系数公式：
h = 1.13 * (gβΔT)^1/4
其中，h为对流传热系数，g为重力加速度，β为热膨胀系数，ΔT为壁面温度与流体温度的差值。
2. 强制对流传热系数公式：
Nu = CRe^mPr^n
其中，Nu为努塞尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，C、m、n 为经验系数。
3. 线性对流传热系数公式：
h = kΔT
其中，k为比例常数，ΔT为温度差值。
需要注意的是，以上公式仅适用于理想条件下的流动状态，而实际应用中因存在多种不确定因素，其计算结果仅供参考，具体设计与计算仍需进行实际测试与验证。
- 1 -。
第七讲 对流室的传热计算(加热炉,2013)
Δt1 − Δt 2 Δt = Δt1 ln Δt 2
对流室传热面积Act确定
Qc = K 0 Act Δt
Act = Qc / K 0 Δt
Qc为对流室热负荷，Δt为对数平均温差，K0为总传热系数，
计算思路和换热器传热面积的计算思路一 样。
对流室传热面积Act确定
对流室的热负荷：
QC = Q − QR
LC d ′ ——钉头数。 p
dC l
三 对流室的主要尺寸
对流管横向排列的圆筒炉：
1 对流室的长度 对流室外形长度：LK = D′- ( 0.4～0.6 ) 2 对流管的有效长度 LC = LK – 2( 0.2 + h1 + h2 )
三 对流室的主要尺寸
3.对流室的宽度
SC
l
dC
b
* 采用光管，排列方式为三角形，且每排炉管根数相同时，对流室 净宽度为： b = ( nW – 1 ) SC + 0.5SC + SC = ( nW + 0.5 ) SC * 对流管采用钉头管或翅片管，三角形排列时，对流室净宽度为： b = ( nW – 1 ) SC + 0.5SC + dC + 2 [ l + ( 0.03～0.05 )]
1 光管的对流传热系数αoc
α oc
λg ⎛ d cGg ⎜ =α dc ⎜ μg ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0.6
⎛ C pg μ g ⎜ ⎜ λ g ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
13
α ——与管束的排列形式有关的系数 正三角排列： α = 0.33 正方形排列： α = 0.26 Monrad关联式：
23 Gmax ⋅ Tg
加热炉计算
(8.6)
Ql＝81C十246H十26(S—O)—6W
(8.7)
式中Qh、Ql------液体燃料的高、低热值，千卡／公斤(燃料)；
C、H、O、S、W——在燃料中的碳、氢、氧、硫和水分重量百分率，常用1
号原油燃料油中含C 88 ％，H 12 ％， S、O、W微量。 9号原油燃料油中含C 88.3
％，H10.5 ％，S1.2 ％，O、W微量。
烟气温度 ts, °C 图8.7烟气带走热量百分率图
图8.7烟气带走热量百分率图
q1/Qm%, 千卡/公斤
过剩空气系数 1.01.11.21.31.4 1.5 1.6
B Q Q1
（五）燃料用量
B
Q
Q1
（8.15）
式中 B——燃料用量，公斤／时；Q——加热炉总热负荷； Q1——燃料低热值。
（四）炉效率
加热炉的热效率取决于加热炉的排气温度，合理的控制排气温度可以得到理想的热效率。在计
算时，当对流段采用光管时，离开对流段的烟气温度ts可假定较对流段油料入口温度 1高80-120℃；
对流段采用翼片管或钉头管时，可假定ts＝ τ1 十(45-80℃)；采用废热回收并使用翼片管时，可假 定ts＝饱和蒸汽温度十(25-45℃)。对于某些大负荷的加热炉或进料温度较高的加热炉，对流段排 出热量较大时应考虑废热回收以提高炉子的热效率。目前带有预热或余热回收系统的加热炉，热效
表8—1 某些管式炉热负荷示例
装置
延迟 焦化 蒸馏 催化 裂化 铂重整
炉型
方箱炉 双斜 顶炉 立式炉
立式炉
流量 吨/时
24 225 77.6 119.51
热负荷 万千卡/时
总计
辐射室 对流室
清华大学热能工程教学课件-第7章 对流受热面传热计算(2)
d Cs Cn
d
Re 0.6 Pr 0.33
f (、、CP、、w、ddl )
适用条件：Re=1.5×103-1.5×105
7.3.1 横向冲刷光管管束的对流放热系数
节距修正系数
C s ─—节距修正系数,根据 1 和
1 1 2 1 确定:
表7-3 水的系数B值（ t为平均温度）
温度范围 B 0℃≤t≤80℃ 5.9(1+0.014t)×10-3 80℃≤t≤190℃ 8.29(1+0.0063t)×10-3 190℃≤t≤310℃ 12.79(1+0.0022t)×10-3
表7-4 过热蒸汽的系数B值 （ t为平均温度） 参数范围 B
管子排数修正系数线算图
7.3.1 横向冲刷光管管束的对流放热系数
横向冲刷错列光管管束的对流放热系数的线算 为了计算方便，横向冲刷错列光管管束的对流放热系 数也可制成了线算图。
图
d Cs Cn Cw 0
7.3.1 横向冲刷光管管束的对流放热系数
横向冲刷光管管束的对流放热系数计算公式的简化
横向冲刷顺列管束的计算式
为了简化计算，将Re，Pr数代入公式，经整理后得到 顺列管束的计算式为:
W 0.65 d A1CsCn 0.35 d
其中A1仅与流体的物理性质有关:
0.67 0.65CP 0.33 A1 0.32
7.3.1 横向冲刷光管管束的对流放热系数
横向冲刷错列管束的计算式
顺列管束A1 错列管束A2
平均成分烟气 （300℃≤t≤1000℃）
28.96(1-1.25×10-4t)×10-3
对流传热系数公式
对流传热系数公式对流传热系数是研究传热问题中的一个重要参数，它描述了流体和固体之间传热的能力。
在工程和科学领域中，对流传热系数的计算和应用具有广泛的应用。
本文将介绍对流传热系数的定义、计算方法以及影响其数值的因素。
一、对流传热系数的定义对流传热系数是指单位面积上单位时间内通过对流传热而传递的热量与温度差之比。
它通常用符号h表示，单位为W/(m^2·K)。
对流传热系数的数值越大，表示流体与固体之间传热的能力越强。
二、对流传热系数的计算方法对流传热系数的计算方法主要有经验公式法和实验测定法。
1. 经验公式法经验公式法是根据大量实验数据得到的经验公式来估算对流传热系数。
常用的经验公式有Dittus-Boelter公式、Churchill-Bernstein 公式、Sieder-Tate公式等。
这些公式通常依赖于流体性质、流动速度、流动状态以及传热表面的几何形状等因素。
2. 实验测定法实验测定法是通过实验直接测定对流传热系数的数值。
常用的实验方法有热平衡法、电阻法、热电偶法等。
这些实验方法可以根据具体情况选择合适的方法来进行对流传热系数的测定。
三、影响对流传热系数的因素对流传热系数的数值受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 流体性质流体性质是影响对流传热系数的重要因素之一。
不同流体的传热特性不同，例如气体的传热性能通常较差，而液体的传热性能较好。
此外，流体的物理性质如密度、导热系数、粘度等也会影响对流传热系数的数值。
2. 流动速度流动速度是影响对流传热系数的另一个重要因素。
一般来说，流速越大，对流传热系数越大。
这是因为流体在高速流动时，会产生较大的摩擦和湍流，从而增强了传热的能力。
3. 流动状态流动状态是指流体的流动形式，可以分为层流和湍流两种。
在层流状态下，流体沿着固体表面形成规则的层流运动，传热较为有序。
而在湍流状态下，流体运动混乱，传热更为强烈。
一般来说，湍流状态下的对流传热系数要大于层流状态下的对流传热系数。
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
一、计算公式如下
1、围护结构热阻的计算
单层结构热阻
R=δ/ λ
式中：
δ—材料层厚度（ m）
λ—材料导热系数 [W/m.k]
多层结构热阻
R=R1+R2+---- Rn=δ1/ λ1+δ2/ λ2+ ---- +δn/ λn 式中: R1、 R2、---Rn —各层材料热阻（ m2.k/w）
δ1 、δ2 、 ---δn—各层材料厚度（ m）
λ1 、λ2 、 ---λn—各层材料导热系数 [W/m.k]
2、围护结构的传热阻
R0=Ri+R+Re
式中: Ri —内表面换热阻（ m2.k/w）（一般取 0.11）
Re—外表面换热阻（ m2.k/w）（一般取 0.04）
R —围护结构热阻（ m2.k/w）
3、围护结构传热系数计算
K=1/ R0
式中: R0 —围护结构传热阻
外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算
Km=KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 / Fp + Fb1+Fb2+Fb3
式中:
Km—外墙的平均传热系数 [W/（m2.k） ]
Kp—外墙主体部位传热系数 [W/（ m2.k）]
Kb1、Kb2、 Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数 [W/（ m2.k）] Fp—外墙主体部位的面积
Fb1、 Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积
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如何计算对流传热系数PPT课件
流体被加热时n=0.4；冷却时n=0.3
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
9
若使用条件不满足上述条件时，需修正：
（1）对于短管
当
8
§4-17 流体做强制对流时的 对流传热系数
一、流体在圆形直管内强制对流传热
经验关联式为： Nu 0.023Re0.8 prn
或
0.023
d
du
0.8
cp
n
使用范围： Re 104 0.6 pr 160
从分发展段以后： 管长与管径之比 l d 50
如何计算对流传热系数
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
§4-15 影响对流传热系数的因素
一、引起流动的原因
1 强制对流：通过外力对流体作功迫使流体流动 2 自然对流：由于流体内部存在温度差而引起的流动 设ρ1、 ρ2 分别代表温度为t1、t2两点流体的密度，β为其平均 体积膨胀系数；
0.14
（3）管内层流
当液体被冷却时
w
0.14
0.95
层流 导热 自然对流 α↓ p226式5-65和式5-66
对流传热→要求强化→避免层流
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《对流室传热计算》课件
适用范围
适用于复杂几何形状、非稳态和 非线性对流换热问题的求解。
注意事项
数值计算方法需要借助计算机进 行，计算过程较为复杂，需要选 择合适的数值方法和计算软件， 同时需要注意数值计算的精度和 稳定性问题。
实验测量方法
实验测量方法
通过实验手段直接测量对流室内的温度分布和换热系数等参数。
适用范围
适用于对实际流动和传热过程的深入了解和验证理论模型。
新型换热器的设计
紧凑型换热器
通过优化设计，减小换热器的体积和重量，便 于安装和维护。
高效换热器
采用新型的换热器结构，提高换热效率，降低 能耗。
智能化换热器
结合现代控制技术，实现对换热器的智能控制，提高运行效率。
05
CATALOGUE
对流室传热的未来展望
传热效率的提高
高效换热器的研究与开发
利用新型材料和先进技术，提高换热器的传 热效率，降低能耗。
《对流室传热计 算》ppt课件
contents
目录
• 对流室传热的基本概念 • 对流室传热的计算方法 • 对流室传热的实际应用 • 对流室传热的新技术发展 • 对流室传热的未来展望
01
CATALOGUE
对流室传热的基本概念
对流室传热的定义
总结词
对流室传热是指热量通过物质的对流传递过程，涉及流体内部粒子之间的相对 运动和热能传递。
通过计算对流换热系数和热阻，工程师可以 确定空调系统中冷凝器、蒸发器和散热器的 尺寸和位置，优化系统的能效比和制冷效果 。
对流室传热计算还有助于评估空调 系统的能效等级，为节能减排和绿 色建筑的发展提供技术支持。
热力发电厂的传热计算
热力发电厂是通过燃烧燃料将热能转化为电能 的重要设施。对流室传热计算在热力发电厂的 设计和运行中具有关键作用。
管式加热炉第六节对流室的传热计算
8
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒋管径：
对流室管径尺寸同辐射室，尺寸范围为60～ 152mm，多采用60～150mm。
在对流室为水平放置的圆筒炉内，对流室通 常选用与辐射管相同的直径及相同的管程数。
9
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒈对流室宽度S：
S (nw 1) S1 3dc
也占据很大份额； ③对流室的炉墙参与辐射换热过程
3
6.1.2 对流室的主要计算内容
目的：确定对流室的传热面积Act； 确定对流室炉管表面平均热强度qc
方法：与在第五章传热中的计算方法类似； 但既考虑对流传热，又要考虑辐射传热； 计算过程更为复杂
4
6.2 对流室的计算
6.2.1 对流室的可选尺寸 6.2.2 对流室尺寸的确定 6.2.3 对流室传热面积Act的确定 6.2.4 过热蒸汽管的计算
第6节 对流室的传热计算
6.1 概述 6.2 对流室的计算
1
6.1 概述
6.1.1 对流室的作用及特点 6.1.2 对流室的主要计算内容
2
6.1.1 对流室的作用及特点
作用：降低排出烟气的温度； 减少加热炉因为烟气排空而带来的热损失； 提高加热炉的热效率
特点：①以对流传热为主； ②烟气除与炉管进行对流传热外，其辐射传热
环形（横向）翅片管 ，正三角形排列的管束：
f
0.1603 g
dc
( dcM G
) ( c 0.718 g g
1
)3 (
S
) 0.片与翅片的间隙，m； X－翅片高度，m。
22
B．烟气的辐射系数αor：
or
5.67 1 t
2
(完整版)加热炉计算.doc
4.加热炉的计算管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和烟气作为热源，加热在管道中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，保证生产的进行。
在预加氢中需要对原料进行加热，以达到反应温度。
预加氢的量较小，因此采用圆筒炉。
主要的参数如下：原料：高辛烷值石脑油；20相对密度： d40.7351进料量： 62500 kg / h入炉温度：I =350o C；出炉温度： o =490o C；出炉压强： 15kg / cm2气化率：e=100%；过剩空气系：：辐射： 1.35对流段： 1.40燃料油组成：C 87%, H 11.5%, O 0.5%,W 1%加热炉基本参数的确定4.1 加热炉的总热负荷查《石油炼制工程（上）》图Ⅰ -2-34 可知，在入炉温度t1=350℃,进炉压力约 15.0 ㎏/㎝ 2 条件下，油料已完全汽化，混合油气完全汽化温度是167℃。
原料在入炉温度 350o C ，查热焓图得Ii232kJ / kcal原料的出炉温度为490oC，查热焓图得Iv 377 kcal / kg 。
将上述的数值代入得到加热炉的总热负荷Q = m[eIV+(1-e)IL-Ii]=[1 377 232] 62500 4.18437917500kJ / h4.2 燃料燃烧的计算燃料完全燃烧所生成的水为气态时计算出的热值称为低热值，以Ql 表示。
在加热炉正常操作中，水都是以气相存在，所以多用低热值计算。
(1)燃料的低发热值Q1=[81C+246H+26(S-O)-6W] 4.184=[81 87 + 246 11.5+ 26 (0-0.5) -6 1] 4.18441241.7 kJ / (kg 燃料)(2)燃烧所需的理论空气量2.67C 8H S OL023.22.67 87 8 11.5 0 0.523.213.96kg空气 /kg 燃料(3)热效率设离开对流室的烟气温度Ts比原料的入炉温度高100oC，则T s350 100450o C由下面的式子可以得到100 q,L q，I, q Lq L 0.05和Ts 查相关表，得烟气出对流室时取炉墙散热损失Q1 并根据q L 23%带走的热量Q1 ，所以 1 (5 23)% 72%(4)燃料的用量Q 379175001277kg / h B0.72 41241.7Q1 ;(5)火嘴数量假定火嘴的额定喷油能力比实际燃料大30%，选择标准火嘴的流量200kg/h，则需要火嘴的数量为1.3B 1.3 1277n8.3200200进行取整取n9(6)烟道气流量W g B(1.5L0 ) 1277 (1.5 1.413.96)26873kg / h4.3 加热炉相关参数计算(1)圆筒炉辐射室的热负荷根据工艺要求和经验，参照表4-1，选取四反加热炉为圆筒炉。
对流室传热计算
4．从脱蜡装置来的溶剂和精炼油 0.000172
返回
管外对流传热系数 烟气的对流传热系数
0.6 1/ 3 光 G g 2 / 3 Tgc 0.3 g doG g cg g h oc 1.098 h oc a 1/ 3 管 d do o g g 的 8 1 t 4 管 5.67 10 g Tt4 g Tgc 2 外 烟气的辐射系数 hor Tgc Tt 对 3 流 Tt 传 炉墙的辐射系数 how 228 t 1000 热 系 光管的管外综合传热系数 h o (1 f )(h oc h or ) h ow A w 数 f
WiL X tt Wig
0.9
Nu 0.023Re0.8 Pr b
大量汽化
ig iL
0.5
iL ig
0.1
b
泡核沸腾的影响因数
返回
管内结垢热阻
管内流体Ri ，m2·℃/W 石脑油和清油 1．工业用干净循环油 2．工业用有机溶剂 3．从脱沥青来的溶剂和精炼油 5．轻烷烃 6．天然汽油回收装置贫油 7．炼厂气体回收装置贫油 8．进裂化装置的粗汽油原料， 温度＜260℃ 9．进裂化装置的柴油原料， 温度＜260℃ 10．相对密度大于 0.93 的减压蒸馏 塔底馏出物 11．进润滑油精制装置的溶剂油 混合原料 12．进裂化装置的柴油原料， ＞260℃ 13．进裂化装置的粗汽油原料， ＞260℃ 14．粗汽油和清油全部汽化， 温度超过干点 0.000688 0.000688 0.000516 0.000344 0.000344 0.000344 0.000344 0.000172 0.000172 0.000172 0.000344 0.000344 0.000344 管内流体 Ri ，m2·℃/W 墨油、原油、塔底油和残渣油 15．进脱沥青装置原料 16．脱水原油，温度＜260℃, 流速≥1.3m/s 17．脱水原油，温度≥260℃， 流速 1.3m/s 18．未脱盐脱水原油，温度≥260℃， 流速 1.3m/s 19．相对密度小于 0.93 的减压装置 塔底残油 20．拔头原油，含硫 2%，≥260℃ 21．塔底残油，残碳 20%，硫 4% 22．工业用燃料油 23．从润滑油精制装置来的胶质 和沥青 0.000860 0.000860 0.000172 24．从脱沥青装置来的沥青和树脂物 0.000860 25．进减粘或焦化装置的残渣原料 26．从裂化装置来的残渣 0.000860 0.000860 0.000860 0.000860 0.000860 0.000688 0.000516 0.000344
对流受热面的换热计算
对流受热面的换热计算（锅炉原理）第一节 概述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。
因此，本章所讲述的受热面是指除了炉膛以外的所有受热面。
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。
锅炉对流受热面的换热计算方法与传热学所介绍的相关内容大同小异，只是在必要之处附加了与工程实际有关的修正系数。
有些修正系数的选取对计算结果的影响是至关重要的，譬如，与受热面烟气侧污染程度有关的经验系数。
不同国家或锅炉制造厂家的计算方法的主要区别也在修正系数的选取上。
本章仅讲述我国电站锅炉行业通常采用的计算方法的基本原理、计算过程和主要规定，计算细节可以参考相应的计算标准或规范。
设计计算与校核计算在计算方法上基本上是相同的，计算时所依据的传热原理、计算式和图表都是相同的，仅在于计算任务和所求的数据不同。
在对部件进行设计计算时，考虑计算上的方便，也往往采用校核计算的方法。
第二节 对流受热面换热计算的基本方程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。
1.受热面的对流传热方程d j, kJ/kg K tH Q B ∆=（10-1）式中d Q ——以对流方式由烟气传递给受热面内工质的热量，以1kg 燃料（固体、液体）或31m 燃料（气体）为基准；K ——传热系数,W/(m 2·℃)；t ∆——传热温压，℃；H ——参与对流换热的受热面面积，m 2；j 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，为()0d y y lk ,kJ/kg Q h h h ϕα'''=-+∆ （10-2）式中 ϕ——保热系数，考虑散热损失的影响；yh '、y "h ——烟气在该受热面入口及出口截面上的平均焓值，kJ/kg ； 0lk h ——对应于过量空气系数1α=时，漏入该段受热面烟气侧的冷空气焓值,kJ/kg ；α∆——该段受热面的漏风系数。
对流换热系数计算公式
对流换热系数计算公式对流换热是指物体通过与流体介质接触，通过传导和对流传热方式将热量传递到流体介质中的过程。
在工程领域中，计算对流换热系数是非常重要的，因为它可以用来确定热传递的速率和效率。
对于不同的情况和应用，有多种不同的计算公式可以用来计算对流换热系数。
一般来说，对流换热系数可以通过下面的公式进行计算：h = α * λ / L其中，h是对流换热系数，α是换热系数，λ是热导率，L是特征长度。
这个公式可以应用于一维对流换热的情况，例如平板上的自然对流换热。
在实际应用中，常用的对流换热系数计算公式有很多种，下面将介绍其中几种常用的公式。
1. 冷却水冷却塔中的对流换热系数计算公式：在冷却水冷却塔中，通常使用的计算对流换热系数的公式是Lockhart-Martinelli方法。
这个方法适用于传统冷却塔中的冷却效果。
对于水和空气的组合，Lockhart-Martinelli公式可以表示为：h = (C * ((ρ^2 * μ^2 * g * ΔP) / (λ * (ρ^2 + μ^2)^0.5)))^(1/3)其中，h是对流换热系数，C是常数，ρ是密度，μ是动力粘度，g 是重力加速度，ΔP是压力降，λ是热导率。
这个公式可以通过测量流体的物理性质和实验数据来计算对流换热系数。
2. 管内对流换热系数计算公式：在管内对流换热中，常用的计算公式是Dittus-Boelter公式。
对于液体在光滑管道中的对流换热系数，Dittus-Boelter公式可以表示为：Nu = 0.023 * Re^0.8 * Pr^0.33h = (Nu * λ) / D其中，Nu是Nusselt数，Re是雷诺数，Pr是普朗特数，h是对流换热系数，λ是热导率，D是管道直径。
在这个公式中，Re计算了流体的惯性力与黏性力的比例，Pr计算了流体的动量和热量的比例。
3. 计算炉内对流换热系数的公式：在工业炉内的对流换热中，常用的计算公式是Gnielinski公式。
第十章 对流受热面传热计算
• 空气预热器的传热系数 • 采用受热面的利用系数来综合考虑灰分对管子的 污染、气流对管子冲刷的不完善以及漏风等影响。
管式空预器:
K
1
1
二分仓回转式空预器:
K 2
8
2013-6-9
动本091-2
第四节 放热系数
• 烟气对管壁的放热系数，一般包括烟气的对流放 热系数和管间烟气容积辐射放热系数。
三、工质侧热平衡方程：
1.过热器、再热器和省煤器
2013-6-9 动本091-2
ab Qc
D(i '' i ' ) Bcal
2
• 布置在屏式受热面出口烟道内的高温级过热器或 再热器，因其吸收屏区的来自炉膛和屏空空间的 辐射热，对流吸热量为：
ab Qc
Qr
''
D(i i )
'' '
Bcal
'
ab Qc
D(i i ) Bcal
动本091-2
Qr
2013-6-9
3
2.管式空气预热器：
Q (
ab c ''
2
)(I ao'' I ao' )
l zf
'' '' l
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第二节 传热温压
• 传热温压是参与热交换的两种介质相对于整个受 热面热阻的传热温差。 • 温压的大小除与两种介质在受热面进出口的温度 或温差有关外，还与两种介质相互间的流动方向 有关。 • 但若其中一种介质的温度在受热面中保持不变， 则温压大小与流动方向无关。 顺流、逆流
清华大学热能工程教学课件-第7章 对流受热面传热计算(1)
对于后屏 x p 按下式计算:
b 2 b x p ( ) 1 s1 s1
对于大屏
xp
按相互垂直具有一公共边的矩形平面间
的角系数,由图 11-1 确定。在上式和图中,b 为屏宽度; s1 为屏间距离;h 为屏高度。
7.1 基本方程
7.1 基本方程
屏进口截面对出口截面的角系数 xp
对于中低压锅炉取为33~63 KJ/Kg 对于高压锅炉取为42~84 KJ/Kg 如果不设减温器取为0 KJ/Kg
省煤器入口烟气焓
I
' sm
I gr Ilk
' gr
0
D '' ' 1 xnz (igr igr i jw ) Bj
Qch
7.1 基本方程
Bj
a ─屏间烟气黑度;
'' Ap ─屏后热面烟窗截面积,
m2
;
T pj
p
─屏间烟气平均温度,K; x ─屏进口截面对出口截面的角系数; r ─考虑燃料影响的修正系数,对煤及重油
r =0.5;对天燃气 r =0.7;对页岩 r =0.2。
7.1 基本方程
屏进口截面对出口截面的角系数 xp
D Qd (i i ) Bj
ky 2 )( I rk o I lk o ) ( I rk o I lk o )
Qky ( ky "
7.1 基本方程
屏式过热器所吸收来自炉膛的辐射热计算 (KJ/Kg)
Qf Q'f Q''f
屏入口截面(炉膛出口截面)所吸收的炉膛辐射热量:
对流传热系数公式
对流传热系数公式对流传热系数公式是研究热传导过程中一个重要的参数，它描述了在对流传热中热量传递的速率。
对流传热系数公式通常用于计算流体与固体之间的热传导。
对流传热系数公式可以表示为:h = k · Nu / L其中，h表示对流传热系数，k表示热导率，Nu表示努塞尔数，L 表示长度。
热传导是指热量由高温区域传递到低温区域的过程。
在自然对流中，热量通过流体的对流传递。
对流传热系数公式描述了这种传热过程中热量传递的速率。
热导率k是物质传导热量的能力。
它表示单位时间内通过单位面积、单位厚度的物质传导的热量。
不同的物质具有不同的热导率，通常以W/(m·K)为单位。
努塞尔数Nu是一个无量纲参数，描述了流体对流传热的性质。
它与流体的速度、温度差、流体性质等因素有关。
努塞尔数越大，表示对流传热的能力越强。
长度L表示热传导的距离或厚度，一般以米为单位。
通过对流传热系数公式的运用，我们可以计算出对流传热系数h。
这对于热传导过程的研究和工程应用具有重要意义。
在工程领域，对流传热系数公式被广泛应用于热交换器、冷却设备、加热设备等的设计和优化中。
通过计算对流传热系数，可以评估热交换设备的传热性能，并对其进行改进。
在科学研究中，对流传热系数公式也被用于研究流体力学、传热学等领域。
通过对流传热系数的计算和分析，可以深入理解对流传热的机理和规律，为相关领域的研究提供理论支持。
然而，需要注意的是，对流传热系数公式只是一个近似的模型，实际情况可能会受到多种因素的影响。
例如，流体的物理性质、流动状态、壁面条件等都会对实际的传热过程产生影响。
因此，在应用对流传热系数公式时，需要结合实际情况进行修正和调整。
对流传热系数公式是研究热传导过程中的重要工具。
它描述了在对流传热中热量传递的速率，被广泛应用于工程设计和科学研究中。
然而，在应用过程中需要考虑实际情况的影响，以确保计算结果的准确性和可靠性。
通过对流传热系数公式的研究和应用，我们可以更好地理解和掌握热传导过程，为相关领域的发展和进步做出贡献。
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2. 烟气的质量速度Gg
* 光管：SC = ( 1.5～2 ) dC Gg = ( 1.5～2 ) kg/(m2s) Gg = ( 2～4 ) kg/(m2s) * 钉头管或翅片管：SC = ( 2～2.4 ) dC mg ⎛ ⎞ 1 Gg = a f = ⎜ dC + × d s × l × 2 ⎟ ⋅ LC ⎜ ⎟ 3600(LC b − a f nW ) d′ p ⎝ ⎠ 式中，mg ——烟气的质量流量，kg/h； af ——每根光管或钉头管或翅片管所占的流通截面积，m2； nW ——每排对流管的根数。 ds ——钉头直径或翅片厚度，m； dp′——纵向钉头或翅片间距，m； l ——钉头或翅片高度，m； LC ——对流管有效长度，m；
i
1
αi
+ Ri
（一）管内介质的对流传热系数αi 如果管内介质为油品，对流管外烟气膜的热阻比 管内油品液膜的热阻大很多，即气膜热阻为控制热 阻。这时，为了简化计算，可以根据经验选取管内油 品的对流传热系数 原油： αi = 1163 W/(m2.K) αi = 698 W/(m2.K) 裂化原油：αi = 930 W/(m2.K) 重油：
四 对流总传热系数
（一）管内介质的对流传热系数αi
⎛μ 西德尔－泰特准数式： α i = 0.027 Re 0.8 Pr1 3 ⎜ ⎜μ di ⎝ t 单相流，管内，强制流动
λ
ห้องสมุดไป่ตู้
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0.14
使用条件：Re > 104，0.7 < Pr < 16700，L/di > 60
α i = 0.023
当 7<
Sc + Sb ⎞ ⎛ S + Sb ≤ 13 时，L = ⎜ 2.82 c − 10.6 ⎟ ⋅ d c ⎟ ⎜ dc dc ⎠ ⎝
dc
钉头管或翅片管 L = ( 4～6 ) dp″= ( 4～6 ) ( dc – 2l )
dp″
L/m 0.05 0.13 0.26 0.39
εg 0.07 0.10 0.14 0.17
4．从脱蜡装置来的溶剂和精炼油 0.000172
（二）管外综合传热系数ho 对流室中管外的传热过程与一般换热器壳程不 同，除了烟气以对流方式向管束和炉墙传热外，烟气 同时以辐射方式向管束和炉墙传递热量，而炉墙还向 管束辐射热量。所以对流室管外综合传热系数ho应包 括三部分。 烟气的对流传热系数αoc ho 烟气的辐射系数hor 炉墙的辐射系数hoW
LC d ′ ——钉头数。 p
dC l
三 对流室的主要尺寸
对流管横向排列的圆筒炉：
1 对流室的长度 对流室外形长度：LK = D′- ( 0.4～0.6 ) 2 对流管的有效长度 LC = LK – 2( 0.2 + h1 + h2 )
三 对流室的主要尺寸
3.对流室的宽度
SC
l
dC
b
* 采用光管，排列方式为三角形，且每排炉管根数相同时，对流室 净宽度为： b = ( nW – 1 ) SC + 0.5SC + SC = ( nW + 0.5 ) SC * 对流管采用钉头管或翅片管，三角形排列时，对流室净宽度为： b = ( nW – 1 ) SC + 0.5SC + dC + 2 [ l + ( 0.03～0.05 )]
当管壁温度较低时，Tg4 >> Tt4，可取αg ≈ εg 。 烟气平均温度： 管壁平均温度：
2 τ 1 + τ 1′ Tt = + 50 2
Tg =
τ 1 + τ 1′
+ ΔT
其中，ΔT ——对流室对数平均温差； τ1，τ1′——分别为油品进出对流室的温度，K。
4 炉墙的辐射系数hoW 近似假定： ① 不考虑炉墙的散热损失； ② 烟气对炉墙与烟气对管束的对流传热系数相等。 ( αoc + hor ) ( Tg – Tw ) Aw = how ( Tw – Tt ) Aw 其中，αoc ——烟气的对流传热系数，W/(m2.K) （如果是钉头管或翅 片管,则为αf ）； hor，how ——分别为烟气和炉墙的辐射系数，W/(m2.K)； Aw ——炉墙的表面积； Tg，Tw，Tt ——分别为烟气，炉墙和管壁的温度，K。
管内结垢热阻
管内流体 Ri ，m2・℃/W 石脑油和清油 1．工业用干净循环油 2．工业用有机溶剂 3．从脱沥青来的溶剂和精炼油 5．轻烷烃 6．天然汽油回收装置贫油 7．炼厂气体回收装置贫油 8．进裂化装置的粗汽油原料， 温度＜260℃ 9．进裂化装置的柴油原料， 温度＜260℃ 10．相对密度大于 0.93 的减压蒸馏 塔底馏出物 11．进润滑油精制装置的溶剂油 混合原料 12．进裂化装置的柴油原料， ＞260℃ 13．进裂化装置的粗汽油原料， ＞260℃ 14．粗汽油和清油全部汽化， 温度超过干点 0.000688 0.000688 0.000516 0.000344 0.000344 0.000344 0.000344 0.000172 0.000172 0.000172 0.000344 0.000344 0.000344 管内流体 Ri ，m2・℃/W 墨油、原油、塔底油和残渣油 15．进脱沥青装置原料 16．脱水原油，温度＜260℃, 流速≥1.3m/s 17．脱水原油，温度≥260℃， 流速 1.3m/s 18．未脱盐脱水原油，温度≥260℃， 流速 1.3m/s 19．相对密度小于 0.93 的减压装置 塔底残油 20．拔头原油，含硫 2%，≥260℃ 21．塔底残油，残碳 20%，硫 4% 22．工业用燃料油 23．从润滑油精制装置来的胶质 和沥青 0.000860 0.000860 0.000172 24．从脱沥青装置来的沥青和树脂物 0.000860 25．进减粘或焦化装置的残渣原料 26．从裂化装置来的残渣 0.000860 0.000860 0.000860 0.000860 0.000860 0.000688 0.000516 0.000344
3 烟气的辐射系数hor
4 ⎡ ⎛ Tg ⎞ 4 1+ εt ⎛ Tt ⎞ ⎤ ⎢ε g ⎜ 5.67 × ⎜ 100 ⎟ − α g ⎜ 100 ⎟ ⎥ ⎟ 2 ⎢ ⎝ ⎝ ⎠ ⎥ ⎠ ⎣ ⎦ hor = Tg − Tt
光管 平均辐射长度L
⎛ ⎞ S + Sb Sc + Sb ⎜1.87 c − 4.1⎟ ⋅ d c ≤ 7 时， L = ⎜ 当 ⎟ dc dc ⎝ ⎠
平均温度差 烟气流动方向 与管束平行
Δt 1 − Δt 2 Δt = Δt 1 ln Δt 2
(t g1 − t i1 ) − (t g1 − t i 2 ) ln t g1 − t i1 t g1 − t i 2
Δt1 =
Δt 2 =
(t g 2 − t i1 ) − (t g 2 − t i 2 ) ln t g 2 − t i1 t g2 − t i2
⒈ S1 受限于弯头规范，特制弯头需订做 ⒉ S2层间距受制于炉管的排列方式 ⒊ S2对流管层间距并不总是△的高
对流室经验选取尺寸 ⒋管径：
原则：对流管通常选用与辐射管相 同的直径及相同的管程数
三 对流室的主要尺寸
⒈ 对流室宽度b：
b = ( nw − 1) ⋅ S c + 3d c
式中：dc－对流管的外径； nW－每排对流管根数； Sc－管心距； 3dc－相当于最外侧的对流炉 管与对流室炉墙之间的距离。
---辐射传热与管式加热炉
第九节 概述
对流室的传热计算
对流室的作用及特点 对流室主要计算内容
对流室传热计算
对流室经验选取尺寸 对流室尺寸的确定 对流室传热面积Act的确定 过热蒸汽管的计算
第九节
对流室的传热计算
对流室的作用及特点 作用：降低排出烟气的温度； 减少加热炉因为烟气排空而带来的热损失； 提高加热炉的热效率 特点：①以对流传热为主； ②烟气辐射传热也占据很大份额； ③炉墙参与辐射换热过程 ④炉管形式多样吸热介质不同
对流室经验选取尺寸 ⒈炉管型式： 光管、钉头管或翅片管
翅 管 截 片 的 面
由燃料性质确定，一般，在对流室中都应安
装吹灰装置，以减小污垢热阻。
对流室经验选取尺寸
⒉炉管排列方式：
与换热器中一样，有正三角形排列和正 方形，一般采用正三角形排列。
对流室经验选取尺寸
⒊管间距S1与层间距S2 ： 光管：管间距 S1 /dc =1.5～2 钉头管：管间距S1 /dc =2～2.4 一般 S1=2dc。 说明：
1 光管的对流传热系数αoc
α oc
λg ⎛ d cGg ⎜ =α dc ⎜ μg ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0.6
⎛ C pg μ g ⎜ ⎜ λ g ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
13
α ——与管束的排列形式有关的系数 正三角排列： α = 0.33 正方形排列： α = 0.26 Monrad关联式：
23 Gmax ⋅ Tg
0.3
α oc = 1.098
dc
13
Gmax ——烟气在最小自由截面处的质量流速，kg/(m2.s)； Tg ——烟气平均温度，等于管内介质的平均温度加上对数平均温度，K。
2 翅片管和钉头管的对流传热系数αof
α f = 1.098
23 G max ⋅ Tg
0.3
de
13
Af
4 ×自由截面积 de = 传热周边长
Δt1 − Δt 2 Δt = Δt1 ln Δt 2
对流室传热面积Act确定
Qc = K 0 Act Δt
Act = Qc / K 0 Δt
Qc为对流室热负荷，Δt为对数平均温差，K0为总传热系数，
计算思路和换热器传热面积的计算思路一 样。