第四章 对流受热面的传热
煤／气混烧电站锅炉对流受热面传热特性的研究
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第 ２ 第 ４期 ３卷
２０ ０ ７年 １ ２月
上 海 电 力 学 院 学
报
Ｖｏ ． ３． ＮＯ ４ １２ ． Ｄ ｃ ｅ ． ２ ｏ ｏ ７
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｓ ａ ｇ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ Ｅ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｏ ｒ ａ ｆ ｈｎ ｈｉ ｉ ｅｓｔ ｆ ｌ ｃｒｃ ｏ ｒ
力 计 算 程 序 的准 确 性 ， 锅 炉 的 优 化 运 行 具 有 指 导 意 义 ． 对
电力学院《电站锅炉原理》期末考试题集
内蒙古工业大学《电站锅炉原理》期末考试试题集一、名词解释1、锅炉容量2、煤的发热量单位质量得煤完全燃烧时方取得全部热量。
收到基发热量为29310kj/kg的煤为标准煤。
3、折算成分为了更准确的比较煤中硫分水分灰分的大小，可用折算成分表示硫分水分灰分的含量。
4、标准煤收到基发热量为29310kj/kg的煤为标准煤。
5、理论空气量 1kg燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量成为理论空气量6、过量空气系数实际空气量与理论空气量之比7、漏风系数漏入空气的量与理论空气量之比8、理论烟气量 1kg燃料在理论空气量下完全燃烧产生的烟气量称为理论烟气量9、锅炉效率锅炉的有效利用热与输入锅炉的热量之比10、飞灰系数11、排渣率12、计算燃料消耗量13、煤粉细度14、燃料的可磨性系数15、钢球充满系数16、磨煤出力17、干燥出力18、着火热19、汽温特性20、热偏差21、高温腐蚀22、理论燃烧温度23、炉膛的断面热强度24、运动压头25、循环流速26、质量含汽率27、截面含汽率28、循环倍率29、循环停滞30、蒸汽清洗31、锅炉排污32、虚假水位33、飞升曲线34、机械不完全燃烧热损失35、溶解携带36、烟气露点37、自生通风38、煤粉经济细度39、低温腐蚀40、炉膛黑度41、污染系数ε42、热有效系数ψ43、利用系数ξ44、保热系数45、自然循环锅炉的自补偿特性46、超临界锅炉47、理论燃烧温度48、燃料特性系数49、锅炉的事故率50、锅炉的可用率二、填空题1、燃料的成分分为 C 、 H 、 O 、 N 、 S 、灰分、和水分。
2、烟气焓等于理论烟气焓、过量空气焓、和飞灰焓三部分之和。
3、灰平衡是指入炉煤的含灰量应该等于燃烧后、、、及中灰量之和。
4、煤粉制备系统可分为直吹式、中间储藏式两种。
5、直流煤粉燃烧器大致可以分为均等配风式、和一次风集中布置式两种形式。
6、均等配风方式中，一、二次风口相对较交替间隔布置，中心间距较小，故一、二次风能较快混合，故适用于褐煤、和烟煤。
对流受热面的换热系数与烟气流速的关系
对流受热面的换热系数与烟气流速的关系【摘要】本文探讨了对流受热面的换热系数与烟气流速的关系。
首先介绍了研究背景，指出了换热系数在工程领域中的重要性。
接着阐述了换热系数的定义及其在换热过程中的作用。
然后分析了流速对换热系数的影响，并介绍了进行实验的方法。
通过实验结果的分析，探讨了烟气流速对换热系数的影响规律。
最后总结了影响换热系数的因素，并给出了结论总结。
未来展望部分提出了进一步深入研究的方向，为相关领域的研究提供了参考。
本研究对于深化对流受热面的换热系数与烟气流速之间关系的认识具有一定的理论和实际意义，为工程实践提供了有益的指导。
【关键词】对流受热面、换热系数、烟气流速、引言、研究背景、流速影响、实验方法、结果分析、影响因素、结论总结、未来展望1. 引言1.1 研究背景对流受热面的换热系数与烟气流速之间的关系是传热学领域中一个重要且具有挑战性的研究课题。
换热系数是描述热交换效率的重要参数，而烟气流速则是影响换热过程的关键因素之一。
深入研究受热面的换热系数与烟气流速之间的关系，不仅有助于优化传热设备的设计与运行，还能为提高能源利用效率、减少对环境的影响提供重要参考。
过去的研究表明，换热系数与烟气流速之间存在着明显的相关性。
随着烟气流速的增加，受热面的换热系数往往会有所提高。
这是因为较高的流速可以加速烟气与受热面的热交换，促进烟气中的热量传递到受热面上。
烟气流速对换热系数的影响并非线性的，不同的情况下可能存在一定的变化规律，因此需要进行更深入的研究与分析。
本文旨在通过实验方法，探讨对流受热面的换热系数与烟气流速之间的关系，为相关领域的研究提供新的实证依据。
2. 正文2.1 换热系数的定义换热系数是指在对流传热过程中，单位面积上的传热功率与温度差之比。
换热系数的大小反映了对流换热效果的好坏，换热系数越大，说明换热效果越好，传热速率越快。
换热系数通常用W/(m^2·K)表示，表示每平方米面积上每温度单位温差下传热功率的大小。
西安交通大学锅炉原理复习思考题
<<锅炉及其工作原理>>复习思考题判断题 (对者划√, 错者划×)●炉膛中火焰的放热量等于布置在炉膛四周的受热面内工质的吸热量之和。
（）●锅炉的热力计算分为设计热力计算和校核热力计算. ( )●小容量“D”型锅炉的优点之一是容易实现炉排双侧进风（）●烟气仅由三原子气体、炭黑、焦炭粒子和飞灰粒子所组成. ( )●空气的热容量比烟气的热容量大. ( )●炉膛黑度是对应于火焰有效辐射的一个假想黑度. ( )●对锅炉炉膛辐射受热面， （）●锅炉对流受热面的传热系数与计算传热面积有关. ( )●干松灰的积聚量可以无限增长. ( )●酸露点温度就是指硫酸蒸汽凝结时的烟气温度. ( )●省煤器和空气预热器是任何锅炉都必不可少的部件. ( )●整台锅炉的校核计算较整台锅炉的设计计算更容易完成。
●炉膛黑度和系统黑度是一回事. ( )●其它条件相同时, 顺列布置时较错列布置时的对流放热系数大. ( )●烟气侧的汽温调节方式既可降低汽温也可升高汽温. ( )●化学反应能力强的煤种的火焰黑度大于化学反应能力弱的煤种的火焰黑度。
（）●其它条件相同时, 含灰气流时较不含灰气流时的辐射放热系数大. ( )●对流受热面的热量传递全部以对流方式完成（）●折算水分是指随同单位热量(每kJ)进入锅炉的水分. ( )●理论燃烧温度是指每公斤燃料在绝热条件下完全燃烧后烟气的温度. ( )●热空气温度越高越好（）●采用摆动式燃烧器调节过热蒸汽温度的方法既适用与燃煤锅炉也适用燃气锅炉（）●水冷壁涂有卫燃带时的污染系数较无卫燃带时的大（）●发电厂中的烟囱主要是为了增加锅炉的通风能力（）●对于自然通风的锅炉, 夏天时的通风能力大于冬天的通风能力. ( ) ●自生通风能力既可克服流动阻力也可阻滞流体的流动（）●煤粉炉的火焰辐射能离大于油气炉的火焰辐射能力。
（）●理论上锅炉的容量和它所产生的蒸汽的参数是相互独立的量。
锅炉原理课程设计
榆林学院题目锅炉课程设计学生姓名学号院 ( 系 ) 能源工程学院专业热能与动力工程指导教师胡广涛报告日期2015年06月 10日目录前言第一章锅炉课程设计任务书 (4)第二章煤的元素分析数据校核和煤种判别 (5)第三章燃料燃烧计算 (6)第四章锅炉热平衡计算 (8)第五章炉膛设计和热力计算 (9)第六章前屏过热器设计和热力计算 (13)第七章后屏过热器设计和热力计算 (17)第八章高温再热器设计和热力计算 (21)第九章第一悬吊管热力计算 (25)第十章高温对流过热器设计和热力计算 (27)第十一章第二悬吊管热力计算 (30)第十二章低温再热器垂直段设计和热力计算 (32)第十三章转向室热力计算 (36)第十四章低温再热器水平段设计和热力计算 (38)第十五章省煤器设计及热力计算 (41)第十六章分离器气温和前屏进口气温的校核 (44)第十七章空气预热器设计和热力计算 (45)第十八章锅炉整体热平衡校核 (52)第十九章热力计算结果的汇总 (53)前言《锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。
该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是《锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。
它对加强学生的能力培养起着重要的作用。
本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。
对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。
由于知识掌握程度有限以及三周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏。
第一章锅炉课程设计任务书1.1 引言锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。
它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高掌握了锅炉机组的热力计算方法，学会使用锅炉机组热力计算标准方法，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。
传热系数计算方法
传热系数计算⽅法第四章循环流化床锅炉炉内传热计算循环流化床锅炉炉膛中的传热是⼀个复杂的过程，传热系数的计算精度直接影响了受热⾯设计时的布置数量，从⽽影响锅炉的实际出⼒、蒸汽参数和燃烧温度。
正确计算燃烧室受热⾯传热系数是循环流化床锅炉设计的关键之⼀，也是区别于煤粉炉的重要⽅⾯。
随着循环流化床燃烧技术的⽇益成熟，有关循环流化床锅炉的炉膛传热计算思想和⽅法的研究也在迅速发展。
许多著名的循环流化床制造公司和研究部门在此⽅⾯也做了⼤量的⼯作，有的已经形成商业化产品使⽤的设计导则。
但由于技术保密的原因，⽬前国内外还没有公开的可以⽤于⼯程使⽤的循环流化床锅炉炉膛传热计算⽅法，因此对它的研究具有重要的学术价值和实践意义。
清华⼤学对CFB锅炉炉膛传热作了深⼊的研究，长江动⼒公司、华中理⼯⼤学、浙江⼤学等单位也对CFB锅炉炉膛中的传热过程进⾏了有益的探索。
根据已公开发表的⽂献报导，考虑⼯程上的⽅便和可⾏，本章根椐清华⼤学提出的⽅法，进⼀步分析整理，作为我们研究的基础。
为了了解CFB锅炉传热计算发展过程，也参看了巴苏的传热理论和计算⽅法，浙江⼤学和华中理⼯⼤学的传热计算与巴苏的相近似。
4.1 清华的传热理论及计算⽅法4.1.1 循环流化床传热分析CFB锅炉与煤粉锅炉的显著不同是CFB锅炉中的物料(包括煤灰、脱硫添加剂等)浓度C p ⼤⼤⾼于煤粉炉，⽽且炉内各处的浓度也不⼀样，它对炉内传热起着重要作⽤。
为此⾸先需要计算出炉膛出⼝处的物料浓度C p，此处浓度可由外循环倍率求出。
⽽炉膛不同⾼度的物料浓度则由内循环流率决定，它沿炉膛⾼度是逐渐变化的，底部⾼、上部低。
近壁区贴壁下降流的温度⽐中⼼区温度低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；⽔平截⾯⽅向上的横向搅混形成良好的近壁区物料与中⼼区物料的质交换，同时近壁区与中⼼区的对流和辐射的热交换使截⾯⽅向的温度趋于⼀致，综合作⽤的结果近壁区物料向壁⾯的辐射加强，总辐射换热系数明显提⾼。
《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。
对流受热面传热计算
F
(或f
)
Z
d
2 i
m2
4
(10 69)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 管外烟气横向冲刷 F ab Z1dl m2
(10 70)
• 烟道截面变化时取几何平均 F 2F F
F F
(10 70a)
第十章 对流受热面传热计算
三、回转式空气预热器旳受热面积、流通截面 积和当量直径
1、转子有效截面积Fa
（式10-71）
– 当壁面两侧旳放热系数相差悬殊时，取放热系数较小一侧旳管子表面 积作为计算受热面积。
– 当管子壁面两侧旳放热系数同属一种数量级，相差不大时，则取相应 于管子平均直径旳面积作为计算受热面积。
第十章 对流受热面传热计算
一、对流受热面旳面积
– 过热器、再热器和省煤器：H=管子外表面积 – 管式空预器：H=烟气侧和空气侧旳平均表面积 – 再生式空预器：H=2×蓄热板面积 – 附加受热面：H=炉墙面积×角系数（膜式壁角系数为1.0）
9. 求烟气黑度1
10. 求灰污壁温T2
11. 求烟气侧辐射放热系数r 12. 根据燃料种类、受热面布置选用污染系数、热有效系数、利用系数
13. 求传热系数K
14. 求对流传热量Qctr
15. 校核
Qctr Qcre
Q
100
Qcre
主受热面（对流过、再、省、屏、空）Q 2%
凝渣管Q 5%
则计算满足要求,不然重新假设烟气出口温度（第2步）计算。
Nu 0.023Re0.8 Pr 0.4 CLCt
(10 37)
• 超临界水和蒸汽旳放热系数[公式10-39，10-40]
二、扩张受热面旳对流放热系数（用于省煤器） 三、回转式空气预热器旳对流放热系数
西安交大锅炉原理试题
期中
期末
一、判断题(每题 1.0 分) (对者划√，错者划×；请划在试卷上)
1. 锅炉的排烟温度越低越好。
()
2. 对锅炉炉膛辐射受热面，。
（）
3. 燃煤锅炉烟气的辐射能力大于燃气锅炉烟气的辐射能力。
()
4. 空气的热容量比烟气的热容量大。
（）
5. 炉膛截面积越大，炉膛截面热负荷越小。
()
6. 炉膛黑度是对应于火焰有效辐射的一个假象黑度。
空气系数＞燃气锅炉的过量空气系数。
()
33. 循环流化床锅炉一定要有气固分离装置。
()
34. 热偏差是指并联管中工质焓增的不均匀现象。
()
35. 喷水减温器的汽温调节精度比烟气侧的汽温调节方式的调节精度高。
()
36. 分配集箱内的流动阻力越大，其静压变化系数就越大。
（）
37. 向上流动的并联蒸发管组中，受热强的管子中工质流量小。
28. 锅炉的热力计算分为设计热力计算和校核热力计算。
() ()
29. 链条炉中，分仓送风比统仓送风更能适合于燃烧的需要。
()
30. 煤粉炉的热效率高于链条炉主要是因为煤粉炉的 q3 比较小。 31. 如果某种煤的 Vdaf＝5％，则这种煤一定是无烟煤。
() ()
32. 一般情况下，为了组织良好的燃烧工况，燃煤锅炉的过量空气系数＞燃油锅炉的过量
（）
13. 燃煤锅炉的化学不完全损失 q3 小于燃油锅炉的 q3 。
14. 其它条件相同时，含灰气流时较不含灰气流时的对流放热系数大。
() （）
15. 理论燃烧温度是指每公斤燃料在绝热条件下完全燃烧后烟气的温度。
()
16. 小容量“D”型锅炉的优点之一是容易实现炉排双侧进风。
热力计算
1.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器的作用是什么？水冷壁：（1）吸收炉膛内火焰的热量，是主要蒸发受热面，将烟气冷却到合适的炉膛出口温度。
（2）保护炉墙。
（3）悬吊敷设炉墙、防止炉壁结渣。
凝渣管：是蒸发受热面，进一步降低烟气温度，保护烟气下游密集的过热受热面不结渣堵塞。
锅炉管束：是蒸发受热面。
过热器：是过热受热面。
将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所需过热蒸汽的温度。
省煤器：（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。
（2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。
空气预热器：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。
（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。
（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。
（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。
2.水冷壁、省煤器、过热器、空气预热器可分为哪几类？各有什么优缺点？水冷壁可分为光管水冷壁和膜式水冷壁。
光管水冷壁优点：制造、安装简单。
缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。
膜式水冷壁：优点：对炉墙的保护好，炉墙的重量、厚度大为减少。
炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，可采用轻型炉墙。
水冷壁的金属耗量增加不多。
气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。
蓄热能力小，炉膛燃烧室升温快，冷却亦快，可缩短启动和停炉时间。
厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。
缺点：制造工艺复杂。
不允许两相邻管子的金属温度差超过50度，因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有绝对的密封性。
省煤器：铸铁式省煤器：优点：耐腐蚀、耐磨损。
耐内部氧腐蚀、耐外部酸腐蚀。
缺点：承压能力低，铸铁省煤器的强度不高，即承压能力低。
不能做成沸腾式，否则易发生水击，损坏省煤器；易积灰，表面粗糙，胁制片间易积灰、堵灰；易渗漏，弯头多，法兰连接，易渗水漏水。
华北电力大学热能锅炉原理复试必背简答题
名词解释：活化能P86：表示燃料的反应能力。
绝大多数参与反应的分子能量处于平均水平，具有平均能量的分子转化为活化分子所需要的最低能量称为活化能。
活化能使参与化学反应的物质达到开始进行化学反应状态所需要的最低能量，用E1表示。
标准煤P26：安照规定，收到基发热量为29310kJ/kg的煤为标准煤。
可磨性系数P63：煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度称为煤的可磨性系数。
将质量相等的标准煤和实验煤由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时，消耗的能量的比值。
循环倍率P237：上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水，即K=G/D1、什么是煤的工业分析？化学分析？简述其中各成分对煤燃烧的影响（灰分、挥发份、水分、碳）。
P22-23 DP60元素（化学）分析：全面测定煤中所含全部化学成分。
包括：C H O N S A M工业分析：在一定的实验室条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发份、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数叫做工业分析。
碳：碳是煤中含量最多的可燃元素，发热量较大，其中包含挥发份和固定碳，固定碳燃点较高，不易着火和燃尽。
水分：水分增加会使锅炉内温度下降，影响燃料的着火，并增大排烟损失，也会加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。
（水分多，燃料燃烧有效放热量便减少；水分多，增加着火热，推迟着火；水分多，降低炉内温度，使着火困难，燃烧也不易完全，增加机械和化学不完全燃烧热损失；水分吸热变成水蒸气排出，增加排气量而使排烟热损失增大，降低锅炉热效率；同时为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条件；水分增加，提高过热气温；会给煤粉制备增加困难；但水分多，水分蒸发后，会使煤粉颗粒内部的反应表面积增加，从而提高着火能力和燃烧速度。
）灰分：灰分的存在不仅使单位燃料量的发热量减少，而且影响燃料的着火和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素。
（灰分增加，煤中可燃成分相对减少，降低发热量，且灰分熔融吸收热量，排渣带走大量热量；灰分多，在煤粒表面形成灰分外壳，妨害煤的燃烧，使煤不易燃尽，增加机械不完全热损失；灰分多，使炉膛温度下降，燃烧不稳定；灰分多，磨损受热面，受热面积灰，增加排烟温度，降低锅炉效率；灰分多，产生炉内结渣，腐蚀金属；增加煤粉制备的能量消耗；造成环境污染。
管内流动时的对流换热
02
管内流动的基本原理
牛顿流体与非牛顿流体
牛顿流体的粘度只与温度和压力有关 ，而与剪切速率无关；非牛顿流体的 粘度不仅与温度、压力和剪切速率有 关，还与剪切应力有关。
在管内流动时，牛顿流体的换热系数 较高，而非牛顿流体的换热系数较低 。因此，在选择流体时，应考虑其对 换热的影响。
层流与湍流
在层流状态下，流体的流动比较稳定，流速分布也比较均匀；而在湍流状态下， 流体的流动非常不稳定，流速分布也比较不均匀。
污水处理
在污水处理中，利用对流换热原理进行废水的加热或冷却，以实现 废水的生物处理或化学反应过程。
大气污染控制
在大气污染控制中，利用管内流动的对流换热原理，对烟气进行加热 或冷却，以实现烟气的脱硫、脱硝或除尘等处理。
THANKS
感谢观看
在湍流状态下，流体与管壁之间的换热效率更高，因此在实际应用中，应尽可能 促进湍流的发生以提高换热效率。
流动类型对换热的影响
在层流状态下，由于流体的流动比较稳定，因此传热效率较 低；而在湍流状态下，由于流体的流动非常不稳定，因此传 热效率较高。
在实际应用中，应根据实际情况选择合适的流动类型以提高 换热效率。例如，在某些情况下，可以通过改变管道的形状 或增加扰流装置来促进湍流的发生，从而提高换热效率。
反应堆的正常运行和安全。
火力发电
02
在火力发电中，锅炉的受热面将燃料的化学能转换成蒸汽的热
能，这涉及到管内流动的对流换热。
地热发电
03
地热发电中，利用地热流体在管内流动的对流换热来驱动涡轮
机发电。
环境保护中的对流换热
废气处理
在废气处理中，利用管内流动的对流换热原理，通过加热或冷却的 方法将废气中的有害物质去除或转化。
对流受热面热力计算程序求解过程和方法
对流受热面热力计算程序求解过程和方法流受热面热力计算程序是用于计算流体在受热面的热力学性质和传热情况的数值模拟程序。
该程序通过数值解法来求解流体在受热面的温度分布、压力分布、速度分布等参数，从而得到流体的传热和流动特性。
流受热面热力计算程序的求解过程如下：1.几何建模：首先，需要根据实际的流体系统情况建立几何模型，并确定受热面的形状和位置。
可以使用CAD软件进行建模，并将建模结果导入计算程序中。
2.网格划分：将几何模型划分为多个小区域，形成网格。
这些网格将作为数值计算的基本单元，通过网格划分可以将连续的流体区域离散为离散的网格点，使得问题转化为求解离散点的数值计算问题。
网格划分可以采用结构化网格或非结构化网格，具体选择哪种网格划分方式取决于实际情况。
3.数值求解：根据流体力学和热传导定律的基本方程，结合边界条件和初始条件，建立用于求解流体流动和传热问题的方程组。
常用的方程包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等。
4.迭代求解：将建立的方程组通过数值计算方法进行离散化处理，得到一个离散的代数方程组。
然后通过迭代方法，不断求解这个代数方程组，得到流体在受热面的温度、压力、速度等参数的数值解。
常用的迭代方法包括雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法、追赶法等。
5.计算结果分析：根据数值计算的结果，可以得到流体在受热面的温度分布、压力分布、速度分布等信息。
通过分析这些结果，可以评估受热面的传热效果和流体流动特性，进而指导系统的设计和优化。
流受热面热力计算程序的求解方法主要包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。
有限差分法是一种常用的数值解法，通过将导数用差分来近似表示，将连续的微分方程转化为离散的代数方程。
有限元法是一种广泛应用的数值解法，将求解区域分割为多个小区域，建立适当的试验函数空间，将原方程用试验函数表示，并建立离散化形式的代数方程。
有限体积法是一种基于控制体积的数值解法，根据高斯定理和斯托克斯定律，将问题空间离散为一种特殊形式的差分控制体积，将微分方程转化为代数方程。
对流受热面的换热计算
锅炉对流受热面的换热计算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。
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。
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。
对流受热面换热计算的基本方程1. 受热面的对流传热方程式中Q j ——以对流方式由烟气传递给受热面内工质的热量，以况燃料（固体、液体）或 1m 3 ；燃料（气体）为基准；K ——传热系数,W/（m 2・，C ）；廿——传热温压，°C； H — 一参与对流换热的受热面面积，m 2； 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Q d =^（h ，— h 〃 + A a h o ）,kJ/kg式中中——保热系数，考虑散热损失的影响；h '、 y截面上的平均焓值，Mg ；址一对应于过量空气系数a =1时，漏入该段受热面烟气侧的冷空气焓值,kJ/kg ； A a ——该段受热面的漏风系数。
3.工质侧热平衡方程对于布置在不同位置、不同工质状态的受热面，工质吸热量的计算方法不同。
（1）布置在炉膛出口处的屏式过热器或对流过热器。
这一类受热面的工质总吸热量由两部分组成：屏间（或对流受热面）烟气的对流换热量 和炉膛烟气的辐射换热量，所以，在计算屏（或对流受热面）的对流换热量时，应从工质吸 收的热量中扣除该受热面接受的炉膛辐射热量，即 D （h ”- h ） Q d = ―B— - Q f ,kJ/kg式中 Q f ——受热面吸收来自炉膛的辐射热量,kJ/kg ；D ——工质流量，kg/s ； h ”、h f — 受热面出口及入口的工质焓值,kJ/kg 。
第四章 第五章点火器及火焰检测
第四章点火器及火焰检测第一节点火器概述目前，大容量锅炉的煤粉燃烧器点火均使用液体燃料或气体燃料，采用多级点火方式。
由电引燃器发火，逐级点燃气体燃料、液体燃料和煤粉；或者由电引燃器直接点燃液体燃料(轻油或重油)，再点燃煤粉。
点火过程可在主燃烧器上进行，也可先点燃启动(辅助)燃烧器，再由它们来点燃主燃烧器。
常规点火器的引燃器，有电火花、电弧、电阻丝等各种类型。
电阻丝点火器设备简单，结构紧凑，但电阻易氧化烧损，在直接点燃重油时烧损极为严重，目前仅在一些燃油锅炉上使用。
电弧点火器可获得较大功率，但因电压低不易击穿污染层起弧，且烧蚀严重，设备体积大而笨重，逐渐为电火花装置所取代。
电火花引燃装置中以高压电火花(由5000—8000V的电压通过两极间的间隙放电)的使用为最广。
进而还有高频高压电火花和高能电火花引燃装置，其性能更为优异。
除了专供点火的点火(燃烧)器之外，尚有兼点火和稳燃或带低负荷功能的辅助燃烧器。
在常规的点火燃烧器中，专供点火的点火燃烧器和辅助燃烧器有时并不能区分得很清楚。
但一般前者只用于启动时点燃燃料，容量很小，在点燃主火焰并稳定燃烧后很快就停掉，而不用它来维持整个点火和启动过程。
但对于现代的大容量锅炉而言，为了保证运行的安全，有的点火燃烧器除了在点火时投入外，在不利工况或事故工况下(如煤质差、负荷低或给煤不正常等等)也需要利用它来维持着火稳定；在有的锅炉上，主燃烧器熄火前也先要投入点火器以保证安全。
这后一种点火器则属于点火和辅助燃烧器之列，或按有的习惯称之为维持点火的点火燃烧器。
另一种辅助燃烧器则是启动燃烧器，其用途是在锅炉启动过程中用来升压带负荷。
点火燃烧器的功用不同，其容量或点火能量也不相同。
点火能量系指单只点火器点燃与之相邻的主燃料所需的能量与该主燃料喷口设计热功率之比。
它与主燃料特性、燃料空气混合物浓度和流速、燃烧器和点火器型式和布置以及火焰结构等有关。
一般而言，点火器的最小容量(能量)约为所点燃的主燃料喷口设计输入热功率的1％一2％。
锅炉对流受热面计算
锅炉对流受热面计算首先，我们需要了解对流受热面的概念。
对流受热面是指锅炉内部与工作介质(如水、汽、烟气等)直接接触的部分，通过对流传递热量。
对流受热面通常是由管壳式加热面组成，包括锅炉壳体、水冷壁、空气预热器等。
对流受热面的计算主要涉及到三个方面：传热系数的估算、换热面积的计算和热效率的评估。
1.传热系数的估算传热系数是指单位面积上单位时间内通过对流传递的热量。
传热系数的估算是锅炉对流受热面计算中的重要环节。
传热系数的大小与介质的物性、流动状态、受热面的形状等因素密切相关。
一般情况下，传热系数可通过实验或经验公式进行估算。
例如，针对空气在不同速度下对流传热，可以采用Nu=0.66Re^0.66Pr^0.33的经验公式，其中Nu为Nusselt数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数。
将估算得到的传热系数应用于对流受热面的计算中。
2.换热面积的计算换热面积是指对流受热面上的有效热交换面积。
换热面积的计算是锅炉对流受热面计算的核心。
换热面积的计算主要考虑两个方面：一是考虑传热介质(如水、汽、烟气等)流动的特点，将受热面积与流量、流速等因素相结合进行计算；二是考虑传热过程的热阻情况，将传热系数与热阻相结合计算。
对于不同的换热面，可以采用不同的计算方法，如管内对流受热面积的计算采用管内光面积进行计算、管外对流受热面积的计算采用外表面积进行计算。
通过换热面积的计算，可以确定锅炉对流受热面的大小，为锅炉的设计和运行提供依据。
3.热效率的评估热效率是锅炉对流受热面计算中一个重要的评价指标。
热效率是指锅炉单位燃料消耗所产生的热量与输入燃料的热量之比。
热效率的评估包括热损失的计算和进一步改进的方法。
热损失通常分为两个部分：烟气中的热损失和未充分燃烧或燃烧副产物中的热损失。
通过对锅炉热效率的评估，可以进行锅炉设计参数的优化和改进，提高锅炉的热效率和能源利用率。
综上所述，锅炉对流受热面计算是锅炉设计和运行中的重要环节。
通过对传热系数的估算、换热面积的计算和热效率的评估，可以保证锅炉的正常运行和高效热能利用。
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
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
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.炉膛结构和热负荷分布
看看上次课笔记
对流换热面计算
主要内容
1
1
3.传热系数
至于对流换热系数等等见课本
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
锅炉的基础知识——传热知识概述(四)
As long as the mood is clear, there will be no rainy days in life.精品模板助您成功（页眉可删）锅炉的基础知识——传热知识概述（四）两个物体温度不同所引起的热量传递过程叫做传热.1. 热量传递的方式热量总是由高温处向低温处传递的。
传递的方式有三种：导热、对流和辐射。
温差越大，单位时间内热量传递越快。
（1）导热：导热是通过物体的直接接触，热量从高温物体向低温物体传递的过程，物体本身各部分不发生相对移动。
例如用钢匙搅动热水，手握的一端就会逐渐热起来，这就是热传导的例子。
热传导与物质材料的性能有关。
不同物质有不同的导热系数，同一物质处在不同温度状态下，导热系数也不同。
所谓导热系数是指在1m2的面积上，当温度差为1℃时，每小时通过厚度为1m的平壁的热量，其单位为kW/m·℃，用符号“λ”表示。
根据表1.2—1介绍，锅炉钢板的导热系数是35.6~50.6kM/m·℃，一般水垢的导热系数是1.28~3.14 kM/m·℃，水垢的导热系数产均值比钢板小90%左右。
如果有了水垢，则受热面传热大大减小。
水垢太厚，会使金属管壁烧坏或堵塞管内水流通道，影响锅炉安全运行。
如果锅炉受热面管子外壁沉积着烟灰，管子内壁又积聚着水垢，则不仅影响导热的正常进行，造成燃料的浪费，而且还会使受热面管子的壁温增高，甚至过热而烧坏。
因此，锅炉在运行中，必须经常吹灰、排污，水处理要良好，使受热面内外表面保持清洁，以保证锅炉运行安全可靠。
表1.2—1 不同物质的导热系数见表(2)对流传热：对流传热是由于液体或气体各部分发生对流而引起的的传热过程。
在锅炉的传热过程中，加热锅筒内的水、锅炉的水循环流动，热水上升，冷水下降，使热量传给了全部锅炉的水；又如烟气以某种流速冲刷锅炉受热面的管壁，在与管壁接触过程中的热传递，都属对流传热过程。
对流传热的传热过程与流体的性质、流速的大小、流体运动的特性、流道的形状以及流体冲刷管子的方向等因素有关。
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③管内冲刷的管式空预器
S 0 .9 d n
灰壁温度的计算：
①屏式受热面，对流过热器及包墙管过热器，可按阻叠加原理计算
即q
2
1
t hb t
0 一般管壁热阻
∴ t hb
—污染系数（顺列，固体燃料时，取 ε =4.3m2℃/kw，液 体时ε =2.6 而不取 ；其它按ε 的规定。 ）
d dl 当量直径，非圆形时
4F d dl V
2 d 4 ab n 4 布置管束的矩形通道 d dl 2a b nd
C t —考虑管壁温度对流体特性影响的温度修正系数， 当管
内为烟气且被冷却以及管内为水蒸汽和水且被加热时
C r 1 ，管内为空气且被加热时
(3) d , d ,小 d 有强化传热之效果
(4) 管束的入口、出口流动都是不稳定，只有当排数相当多， 一般 n>10 时才能不考虑其影响。
二、纵向冲刷受热面的 d
d 0.023
d dl
R P Ct Cl
0 .8 e
0 .4 r
Dittus-Boelter correlation
1 1 B jQ t q t H 2 2
② 其它受热面 t hb t t
80C 60C t 25C 平均值 凝渣管 小型锅炉的锅炉管束 双级布置的sm, ' 400C的单级sm 燃用气体燃料时的所有 受热面 ky 取空气和烟气的平均温 度
d0 g d g 2
d0 1 d 2 3
d 0 d 4
以灰层外表作为计算基础的圆管传热系数K为 1 K 1 h d 0 m d 0 g d 0 1 d 0 1 h d 1 m d 2 g d 3 2 d 4
（1）从热流体（烟气）到壁面高温侧的热量 传递。由于积灰，管外壁上有灰层，实际上 是热流体向灰层外表面放热。 （2）从壁面高温侧向低温侧的热量传递。 （3）从壁面低温侧向冷流体的热量传递。由 于有结垢，实际上是垢层由表面对冷流体的 放热。
导热 对流 对流 辐射 工质 热烟气 即， 外壁 内壁
分析与说明：
' K K （1）
即理论上传热系数的数值与计算面积有关。于是传热
量的数值也计算面积有关。所以在传热计算时必须搞清二者的关系。
（2） 由于一般锅炉的工质经过严格水处理及运行的煮炉情况， 水垢较少或无水垢，即 0 ， d 3 d 4 d n （管内径）
m 0 。 （3）由于金属的导热系数较大，金属的热阻可忽略不计，即 m
4 hb
最后
f
a g a gs 0 T T T
4 y
0.4 3.6 y hb
Ty Thb
3.6
Thb 1 T y 3 a y a gs 0Ty Thb 1 T y
二、烟气黑度，灰壁温度等的计算
烟气黑度
a y 1 e kps
1
K 以平壁代圆管
'
(a) 当管壁两侧的放热系数相差很大时，以放热系数小的 侧面积作为计算传热面积。 (b) 当两侧的放热系数相当时，以内、外壁的表面积的算 术平均值作为计算传热面积。
1 为烟气对灰层外表面的放热系数， 1h （ 6） 理论上， 即应以
代替 1 。 综合上述，传热系数可一般性地表示为
Q Q d Q f d f d 0 l t1 t b1
1d 0 l t1 t b1 d 0 —灰层外表面直径
t1
—烟气平均温度 —灰层外表层温度
t b1
Q 1 t1 t b1 d 0 l
h t b1 t b 2 d1l Q h
其中
K k g rg k h h
h 0 对不含的有效辐射层厚度 ①管束
4 s1 s 2 S 0 .9 d 1 2 d
②屏
1.8 S 1 1 1 A B C
A、B、C—相邻两片屏间烟气的高、宽、深
4
当燃用气体和液体燃料时，烟气为不含灰气流， 有效辐射成分仅是三原子气体，此时，烟气的吸 收率不等于黑度，即烟气不能作为灰体来处理。
设烟气的吸收率为 Ay，则 Ay a y
进行修正
Ty Ay a y T hb
4 y
0.4
则 q f a y 0T a gs a gs 0T A y
K
1
h 1 1 h 2
1
尽管如此，实际中，上式直接由于确定传热系数仍有困难。 须由实验确定 K 的大小。
实用的传热系数计算式
1．对流式过热器
燃用固体燃料，管束错列布置时
K
1 1
1
1
2
—污染系数
燃用固体燃料，管束顺列布置，以及燃 用气体和液体燃料时
K
1 1
对于锅炉对流受热面，影响的因素有物性，流 速，温度。管束中管子布置方式及结构特性， 受热的冲刷方式等。 放热系数的值多是在专门试验台上用试验方法 确定，用相似理论方法加以整理，得出各种实 用的计算公式。
一、横向冲刷管束时的对流放热系数
错列布置时
d Cs Cn
d
R P
0.6 e
0.33 r
' 400C的单sm, 双级布置的sm , 直流锅炉的过渡区
三、对流烟道中气室辐射的影响
对流烟道中往往有空的气室存在，如转弯气室，各级受热面 之前或级间的气室，这些气室中的烟气具有辐射能力。 气室对四周的辐射热量
Q f f pj t hb H f / B j
f —气室的辐射放热系数
H f —气室四周受热面的辐射受热面积
气室辐射对下游受热面辐射的影响， 一般用增大 计算管束的辐射放热系数的办法来考虑。
q f a y T ags ags T a y a y ags 0 T T
4 0 y 4 0 hb 4 y
4 hb
而
q f f Ty Thb
Newton 冷却公式
f
y a gs 0 T T
4 y
4 hb
Ty Thb
Thb 1 y 3 a y a gs 0T y Thb T y
1
1
2
—热有效系数
2．省煤器，真流锅炉的过渡区，蒸发受热面等，燃 用固体燃料，管束错列布置时
K
1 1
1
燃用固体燃料，管束顺列布置及燃用气体和液体燃料时
K 1
对于凝渣管和小型锅炉的锅炉管束，燃用固体燃料时， 不 论布置型式如何，K 1
3． 半辐射式屏式过热器
1 K 1 Q f 1 1 1 Qd 2
0.4 R
A— 与传热元件型式有关 m—考虑无件型式的指数，强化传热型 m=0.83, 其它 m=0.8
§4-4 辐射放热系数 一、计算公式 管间烟气中含有三原子气体及飞灰，具 有辐射能力，与对流受热面有辐射换热， 由于烟气及鉴定壁都不是黑体，辐射能 要经历多次吸收和反射的过程才能被空 气吸收，数学上严格处理较困难，只能 近似处理。
m tb 2 tb3 d 2l Q m
g tb3 tb2 d 3l Q g
Q 2 tb 2 t 2 d 4l
说明各符号的意义，注意：d1, d2, d3, 为平均直径，整理得：
Q 1 h d0 m t1 t 2 d 0 l 1 h d 1 m
T Ct T b
Cl
0.5
T，Tb 分别为流体（空气）和管壁
内表面的温度 —管长修正系数
l Cl 1 Cl 1 50 ， ，否则 d
三、转式空预器 其结构特性不同性单纯的管内纵向冲刷，其 d 也主要通过试验决定。
d ACt Cl
d al
R P
m l
xp—屏的辐射角系数
4．管式空预器
1 2 K 1 2
5．回转式空预器
—利用系数
K
C 1 x y 1 1 xk 2
x y ， x k 烟气侧受热面，空气侧受热面各点总受热面积的份额
§4-3 对流放热系数
由传热学，受迫流动下
N u f Re, Pr wd C p d d f , v
（4）管外壁虽有积灰，但一般灰层较薄，即 d 0 d1 d （管外径） 。
（5）计算表明，无论何种情况，采用平壁传热系数的计算公式来代
d 1， 替上面的计算公式， 即认为 所引起的计算误差不大。 但是， dn
传热量的数值受计算传热面积的影响仍很大。实际中，任何情况可以 认为： K
1
h 1 1 h 2
式中：
Qf 1 Q d
Qf
Qd
—考虑屏式过热器吸收炉膛辐射热影响的系数
—屏吸收炉膛的辐射热量 —屏吸收屏间烟气的辐射和对流的热量
因为：屏的受热面按平壁计算，烟气侧的放热系 数
d 1 f d 2s 2 x p
—屏的利用系数，s2—屏的管子纵向管节距，
①由于管壁黑度较大，在 0.8~0.9 之间，烟气与管 壁之间的辐射可仅考虑一次吸收的部分， 而用增 加管壁表面黑度的方法来考虑多次吸收与辐射