锅炉炉膛传热计算

Tb al (1 ) 4 Thy ab al ahy ahy (1 ahy )
要想知道炉膛黑度必须 知道火焰黑度和热有效 系数
3.炉膛黑度计算
二、火焰黑度 将火焰当做灰体处理，固体燃料火焰黑度求法
k k q r k h h k j x1 x2 k q 三原子气体的辐射减弱 系数 0.78 1.6 H 2O Tl" k q 10.2 （ 0.1 (1 0.37 ） ) 1000 10.2 pq s r rH 2O rCO2 VH 2O VCO2 Vy
对流换热面的传热特点 对流受热面的传热计算 传热计算
1.对流受热面传热特点
传热特点 对流换热为主，但是还是有辐射。如何考虑？ 传热学中是把这部分计算在那？ 对流换热为主：对流过热器和再热器、是省煤 器、空气预热器。屏式换热器，前屏以辐射为 主，计算在炉膛里。大屏及后屏半辐射式用对 流受热面公式计算 计算公式 Nu C Re Pr ，具体参数选取课本以及锅 炉课程设计一书
ahy 1 e s 3.6 Vl Fl
kps
k 火焰辐射减弱系数 p 炉膛压力 s 炉膛的有效辐射层厚度 Vl 炉膛容积 Fl 炉壁面积
关键是求k
k h 火焰中悬浮灰粒辐射减 弱系数 kh 55900
3 2 Tl"d h
h 飞灰浓度
k j 火焰中焦炭颗粒的辐射 减弱系数 x1 , x2 影响系数
Q"f
Q 'f (1 a) x"p


5.67 1011 aFp"Tp4 r Bj
Q
' f
g ql Fl"
Bj
g 炉膛受热面热负荷沿高 度分布不均匀系数 考虑屏间烟气向炉膛反 辐射影响的修正系数
ql 炉膛辐射受热面的平均 热负荷 Fl" 炉膛出口烟窗的截面积
绝热温度 的计算公 式
燃料完全燃烧的热量用来 加热燃烧产物而不与炉壁 发生换热
1.炉膛传热原理
热平衡方程： 未知
4 xt Fb0 (Thy Tb4 ) BjVc pj (Ta Tl" )
未知
未知
一个方程，三个未知数，如何求？？？利用相似原理来求求解
2.炉膛传热计算方法
一、前苏联“热力计算标准方法” 1.单室炉及半开式炉膛中的换热计算
1.炉膛传热原理
二、火焰辐射 1辐射成份 三原子气体（CO2,H2O） 焦炭粒子 灰粒 炭黑粒子（缺氧，高温裂解，黄色火焰，PAH，soot） 2辐射影响因素 火焰辐射成份（不同燃料） 有效辐射成分在炉膛中的分布 燃烧方式和燃烧工况（同燃料，不同的燃烧方式） 各辐射成分的相互影响
炉膛传热计算
主要内容
炉膛传热原理 炉膛传热计算方法 炉膛黑度计算
炉膛受热面的辐射特性
1.炉膛传热原理
一、炉膛传热过程 复杂问题。燃烧和传热同时存在，燃烧问题比较 复杂，如何处理是个比较难的问题 传热分析，化学热 燃烧放热 炉膛水冷壁 水 烟气 火焰温度分布曲线（先升高，后下降） 炉膛内温度高，传热以辐射为主 任务：按照选定的炉膛出口温度布置辐射受热面 积，或者布置了炉内辐射受热面积，校核炉膛出 口烟温是否合适。炉膛要求可见课本P137中5条
2.对流受热面的传热计算
针对过热器再热器具体公式为：
Qd KHt Bj
0 Qd ( I I I lf )
保热系数
I 进口烟气焓 I 出口烟气焓
0 I lf 漏风焓
漏风系数 对含有辐射热量的屏式 过热器 Qd D (i i) Q f Bj D (i i) Bj

q yx1 q yx2 q yx1
q yx1 火焰对炉壁的有效辐射 热负荷 q yx2 炉壁对火焰的有效反辐 射热负荷
假想黑度，对应于有效辐射热量
4 q yx1 al 0Thy ,
炉壁总换热量 Q (q yx1 q yx2 ) Fb q yx1Fb
4 Fbal 0Thy
4.炉膛受热面的辐射特性
一、角系数（几何参数，物理量？） 求解方法见传热学课本第？章辐射换热计算，对 于课程设计，查表，也可采用公式计算 二、热有效系数 三、污染系数（针对水冷壁污染来讲的） 可以查表，课本以及课程设计书中有
x
5.炉Байду номын сангаас结构和热负荷分布
看看上次课笔记
对流换热面计算
主要内容
1.炉膛传热原理
从火焰和烟气的放热过程计算炉膛换热 原始的燃烧放热+烟气再循环热量-炉膛出口的烟气焓=炉膛换热
Q B j Ql I l" , q5 1 q5


KW
B j 锅炉计算燃料量， / s kg
保热系数
Ql I l" Vc pj (Ta Tl " ) Q B jVc pj (Ta Tl " )
1.炉膛传热原理
三、炉膛辐射传热公式 方法：利用假设来建立物理模型和数学模型，用经验公式和 半经验公式方法 假设： 传热与燃烧模型分开，引入经验系数考虑燃烧工况 忽略对流换热 各物理量均匀分布 火焰与炉膛的处理辐射换热等效为两块大平板 两块大平板的物理量为 b , Tb , hy , Thy
4 Qf xt Fb0 (Thy Tb4 )
联立求解可以推出
Tb4 al (1 4 ) 1 1 Thy ( 1) ahy ab 1
4 q yx1 al 0Thy 4 q yx2 ab 0Tb4 (1 ab )al 0Thy

4 4 al 0Thy ab 0Tb4 (1 ab )al 0Thy 4 al 0Thy
最终计算公式
Ta Tl 0Fl alTa3 0.6 M( ) 1 B jVc pj
"
什么量？？
需要知道什么 温度？
已知量？？？？ 未知量？？？
1.假设炉膛出口温度 2.某些物理量的定义 其它炉型及公式看看书即可，求解方法大同小异！
3.炉膛黑度计算
一、炉膛黑度计算 说明：炉膛黑度是进行炉膛热力计算时引进对应于火焰有效 辐射的假想黑度。其与火焰黑度和炉壁黑度有一定关系。
m n
2.对流受热面的传热计算
水蒸气
' qm 2 c p 2 , t 2
烟气 qm1c p1 , t1'
" t2
t1"
Qf
烟气放热量=水蒸气吸热量？？？
烟气放热量+辐射放热量=水蒸气吸热量
2.对流受热面的传热计算
" ' Q kAt m qm1c p1 (t1' t1" ) qm 2 c p 2 (t 2 t 2 )
(i ) A已知，t m？一般只知道四个温度 中两个？
' 假设一个温度， ：已知t1'，t 2，可以假设t1"， eg " 从而可以求出t 2 , 知道Q
(ii )由烟气流量以蒸汽流量 及换热面布置情况 计算k (iii)Q kAt m Q - Q (iv) 1% Q (v)不满足锅炉设计指导书
3.传热系数
高温烟气对流 和辐射放热的热阻 1 d f
管壁导热热阻 水垢热阻
灰层热阻
水垢表面对流 换热系数
h m g 1 R 1 h m g 2
1 K
h h
m m
m m
2
h m g 1 1 h m g 2
1.炉膛传热原理
从辐射换热角度计算炉膛换热
4 Q f xt Fb 0 (Thy Tb4 )
xt
b Tb
hy Thy
1 1 1 1 hy b boltzman constant
式中： 0 stefan
Q f 辐射换热量 Fb 炉壁表面积 xt 系统黑度 hy， b 火焰，炉壁黑度
其它的 Qd
2.对流受热面的传热计算
对于空气预热器 " ky o" o ' ( I ky I ky ) Qd ky 2 屏式过热器的辐射吸热 量为 Qf Q Q
' f " f
来自炉膛的传热 量经过屏吸收后 剩下的
烟气对屏后受热 面辐射的热量
0 Tl " B0 .6 0 Ta Mal0.6 B0 .6 " l
计算公式见 课本
M 与火焰中心有关的量 B0 波尔兹曼准则
B jVc pj B0 0 pj FlTa3
Ql I l" Vc pj Ta Tl "
！！！想知道推导过程 可以看看冯俊凯那本书
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3.传热系数
至于对流换热系数等等见课本