管式炉的辐射热传计算的温度分布计算(1)

管式炉的辐射热传计算·温度分布计算（1）

1）能量平衡方程的建立

计算辐射传热是计算温度分布所必需的，但要准确计算温度场还必须已知燃料燃烧模型、烟气流动模型、管内过程模型。一般说，这些都是当今的研究课题，还有待人们去认识和开发，在资料不足时可作出假定。

Roesler提出的燃烧模型，常为人们采用。

流场是难点，冷模、示踪都可作为了解烟气流动的手段，但在文献中常见将其作为活塞流处理，或凭经验加以校正。

管内过程视系统而定，如果是单纯加热则比较简单，如果管内进行化学反应过程，还应当有可靠的反应动力学模型。

在上述模型都已知的条件下，可建立计算温度分布的能量平衡方程组。

对并联管束，例如烃类水蒸气转化制氢炉，管表面区的能量平衡式为:

系统中表面区的数目与所能建立的能量平衡方程数目相同。烟气区的能量平衡式为:

同样，方程式的数目与系统中烟气区的数目相同，联立解所有方程式，就可求出温度分布。

上述两式中，Q

n 表示烟气区g

i

或与表面区S

i

毗连的烟气区以对流方式传

到表面区的热量，kJ/h；Q

n

表示传至管表面区的热量。或者表示通过耐火墙

传至环境的热损失，kJ/h；Q

f

表示在该烟气区中燃料燃烧放出的热量，kJ/h；

△Hg

i 气表示烟气进出g

i

区的焓差，kJ/h。

对于并联U形致壁管加热炉，其能量平衡方程式与并联管有所区别。如图4-35所示，四路U形徽壁管并联，每路11根，上进下出。鉴于并联管路有对称性，取其中一路作为计算对象即可，兼顾计算精度与机器内存，将敷壁管柱面分为四区，11根炉管分成44段。倘取每段中点温度为该段的代表温度，有44个温度待求，见图4-36。将烟气分为8区，其中4区为圆柱体，4区为环柱体。炉顶、炉底被分为4区，见图4-37。总共16区，56个温度待求。

敷壁管表面S

i

管段区的能量平衡式:

炉顶或炉底表面区S

的能量平衡式，共4条，

m

上述方程联立求解，得出56个温度，从而确定炉膛温度分布。