锅炉10半辐射和对流受热面的传热计算

喷水减温器热量平衡相关计算 D, i jw ' Dh , iq
过热器 "
Dq , iq
' " 喷水减温器 i jw iq iq
过热器
热量平衡：
' D(iq i jws ) Dq i jw
减温水量计算
D Dh Dq Dq
i jw iq i jws
'
第五节 对流受热面传热计算方法说明
Nu C Re Pr
n
m
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
Nu 0.177Cz Re
或
0.64
wd 0.64 d 0.177 C z ( ) 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
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
2．介质的平均流通截面积
1）计算原则
有效流通截面积系指烟道横断面的内侧总面积与管束所占面积 的差值。 2）介质横向冲刷光管的流通截面 3）介质纵向冲刷光管的流通截面积
F ab z1ld
d 2
4
Fz

2 dn
4
F ab z
第五节 对流受热面传热计算方法说明
第二节 传热温压
顺流和逆流
θ
‘
θ θ
“
‘
θ θ
“
‘
θ θ
“
‘
t“ t“ t‘
θ
“
t‘ 逆流 逆流
t“
t‘
顺流
t‘ 蒸发受热面
t“
第二节 传热温压
顺流的平均温压
t t td t x t sl t td ln ln t t x
k
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%
K
1 1
1

1
2
当燃用固体燃料、管束为 顺列布置
K
1 1
1

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
1 K 1 1
K 1
燃用固体燃料、管束为顺列布置
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。 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
不同的受热面的计算有不同特点和方法； 均具有迭代特点： 作业：一段省煤器的校核计算： 已知：受热面结构，逆流，进口烟气温度，进口工质温度（锅 炉给水温度）
求：出口烟气温度和出口水温。
第五节 对流受热面传热计算方法说明
整台锅炉的迭代计算
不仅烟气的中间温度和工质温度是未知数，且锅炉 的排烟温度、热空气温度、甚至蒸汽的过热温度都 是未知数， 计算时须预先假定，然后用逐次逼近法完成。
0.03
d dl Re0.83 Pr 0.4
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
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
Nu Cz Cs Re
或
0.6
Pr
0.33
wd 0.6 0.33 d C z C s ( ) Pr d
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
Wddl 0.8 0.4 d 0.023 ( ) Pr ct c1 d dl
△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
K 1
h b sg 1 1h h b sg 2
ky 2
kJ / kg
烟温√
H
烟温？
" Qd ( ky
0" 0' )( I ky I ky )
kJ / kg
k
第一节 对流传热计算的基本公式
工质温度√ 工质温度？
迭代计算的原因
烟温√ H 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。
Tab 1 a gb 1 T 3 a hT Tab 2 1 T
4
不含灰气流
Tgb 1 a 1 T gb f 5.7 108 aqT 3 2 Tgb 1 T
3.6
第四节 对流受热面的面积和流通截面的面积
1
K 1 1 1
引入灰污系数
h 1 1h h 1
1
K K0
1

2
引入热有效系数
K
1 1 1 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，
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
K 1 1 Qf Qd
1
(1
)(
1
2
)
4．对管式空气预热器
1 2 K 1 1
C 1 x y1 1 xk 2
5．回转式空气预热器 K
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
第一节 对流传热计算的基本公式
对流受热面的传热方程
烟气侧热平衡方程
Qd
KtH j Bj
0 Qd ( I ' I " I lk )
工质侧热平衡方程（与受热面有关）
工质温度√ 工质温度？
D(i " i ' ) Qd Qf Bj
Qd D(i " i ' ) Bj
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
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 第二节 第三节 第四节 第五节
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 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)
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，传热系数和 温压，按传热方程式计算受热面的吸热量，后校核传热 方程计算的热量是否等于热平衡方程计算的烟气放热量 或工质吸收的热量。不满足则重新假定终温后再行计算， 直至热量之差不超过2%
第五节 对流受热面传热计算方法说明
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
Vy
Vk
B jVr ( 273) 273
273
空气的平均体积流量
ky B jV 0 (t 273)
水和水蒸气的平均体积流量
Vs Dv
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：
Baidu NhomakorabeaH 2x p Fp (m )
2
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 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
各段受热面的迭代计算
过热器系统的迭代计算
已知结构和热力计算基础数据
已知受热面进口烟温和进口（或出口）工质温度
假设出口烟气温度、或出口（或进口）工质温度
一般对流受热面 的校核计算流程图
利用热平衡方程计算未知的烟温或工质温度及对流换热量
计算平均传热温压及传热系数
利用传热方程计算对流传热量
校核对流传热量
否 差值满足要求？ 是 该受热面计算结束
第五节 对流受热面传热计算方法说明
逆流的平均温压
t t tnl t ln t
第二节 传热温压
串联混合流系统
tch tnl
tbh tnl
并联混合流系统
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