对流室的传热计算
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表面积：
Act Qc / K c t m
Act 总排数： Act N c .nw .d c L N c d Lnw
表面热强度：
Qc qc Act
6.2.4 过热蒸汽管的计算
作用：提高加热炉的热效率
排列： 需根据温差合理安排，尽量将其放置在烟气温 度不超过450℃之处，这样就可以使用碳钢管； 管程数应采用偶数，以便使进出口联接都安置 在炉子的同一侧。
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
2.对数平均温差Δtm：
为确保对流传热，烟气 出对流室的温度τ1’与管内 介质入炉的温度τ1要保持适 当的温差，并据此来确定烟 气出对流室的温度（推荐温 差为100～150℃）。
(t g 1 ' ) (t 2 1 ) t m tg 1' ln t2 1
c.若关键性热阻在气膜，可选经验数据，如：当管内为原 油时：αi=1163W/(m2· K)；裂化原料：αi=930W/(m2· K)；重 油：αi=698W/(m2· K)； d.加热炉炉管内的结垢热阻Ri可查附录，故包括Ri在内的 管内对流传热膜系数为： * 1
i
1
i
Ri
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒊对流室的高度HC：
HC由对流室炉管的排数（传热面积）而定：
ACt HC S层 nw A f
其中：
ACt NC nw A f
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
计算思路和换热器传热面积的计算思路一 样。设对流室热负荷为Qc，对数平均温差为Δtm， 总传热系数为Kc，则有：
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。
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒈对流室宽度S：
S (nw 1) S1 3dc
式中：dc－对流管的外径； nW－每排对流管根数； S1－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。
Qc K c Act t m
Act Qc / K c tm
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
⒈对流室的热负荷：
QC Q QR
说明：①对流室的热负荷等于加热炉的总热负荷 Q减去辐射室热负荷QR ； ②遮蔽管包括在辐射室中； ③对流室中敷设有过热蒸汽管，这部分蒸 汽所吸收的热量，应记在对流室的热负荷中。
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
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
式中：a－与管束的排列形式有关的系数， 正三角形排列时，a=0.33；正方形排列时，a=0.26； Gg －烟气在最小截面处的质量流速，kg/(m2· s)； dc －对流管的外径，m。 应用条件：烟气的雷诺数Reg>30000
A．烟气的对流传热膜系数αoc：
b. 蒙拉特（Monrad）准数方程式： 光管： OC 1.096
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒉长度L：
烟气的质量流速 ： Gg 3600( L B a n ) C f W
式中：mg af nW Lc －烟气的质量流量，kg/h； －每根光管或钉头管所占的流通截面积，m2； －每排对流管的根数； －对流管有效长度，m。
mg
mg 1 对流管有效长度： LC ( a f nW ) B 3600Gg
C．炉墙的辐射系数αow：
oW 228
Tt 3 t 1000
W /( m 2 K )
式中：Tt－管壁平均温度，K； εt、εw－分别为管壁和炉墙的黑度。
综上所述，管外综合传热系数 ：
o oc or ow
管外的结垢热阻：
烧气体燃料或带有吹灰装置的烧液体燃料的炉子 ： 不大于0.0043m2· K/W 没有吹灰装置的采用液体燃料的加热炉： 一般取为0.0086 m2· K/W
式中：S－翅片与翅片的间隙，m； X－翅片高度，m。
B．烟气的辐射系数αor：
or
1 t 5.67 2 Tg 4 Tt 4 ) g ( ) g ( 100 100 Tg Tt
式中：εt－管壁的黑度，εt=0.9； εg－气体的黑度； αg －气体的吸收率； Tg，Tt－分别为气体和管壁的温度，K。
第6节 对流室的传热计算
6.1 概述
6.2 对流室的计算
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
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 传热也占据很大份额； ③对流室的炉墙参与辐射换热过程
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
3.总传热系数的Kc的计算：
①管内介质的对流传热系数αi： 单相流，管内，受迫运动， 西德尔－泰特准数式：
i 0.027
di
Re
0.8
0.14 Pr ( ) t
1/ 3
说明：
a.μ、μt－管内介质在平均温度和管壁温度下的粘度，Pa· s；
b.使用条件：Re>104，0.7<Pr<16700，L/di>60，特别适用 于粘性流体。对于空气，应用0.023代替0.027；
6.2.4 过热蒸汽管的计算
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒈炉管的型式：
燃料中含重金属较少时：一般采用钉头管或 翅片管，以增加换热面积强化传热； 采用较劣质燃料时：采用光管，因其生成的 灰比较多；采用钉头管、翅片管，污垢热阻会由 于灰尘迅速集结而急剧增加； 注：无论采用哪种管子型式，在对流室中都 应安装吹灰装置，以减小污垢热阻。
M T f0.8 d
1 3 c 2 3 G
W /( m 2 K )
At f Af 钉头管和翅片管： fo Ao
f
A．烟气的对流传热膜系数αoc：
c．布里吉什（Briggs）准数方程式： 环形（横向）翅片管 ，正三角形排列的管束：
g d c M G 0.718 c g g 1 S 0.296 3 f 0.1603 ( ) ( ) ( ) dc g g X
3.总传热系数的Kc的计算：
②管外综合传热系数αo:
烟气的对流传热膜系数αoc
αo 烟气的辐射系数αor
炉墙的辐射系数αow
A．烟气的对流传热膜系数αoc：
a．努塞尔（Nusselt）准数方程式：
g d c Gg 0.6 C g g 1 / 3 oc a ( ) ( ) dc g g
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒉炉管的排列方式：
对流室炉管排列方式与换热器中一样，有 o 正三角形排列和正方形旋转 45 排列，一般采 用正三角形排列。
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒊Байду номын сангаас间距：
光管：管间距S1=（1.5～2）dc，对流室最小 2 截面处烟气的质量流速Mg=1.5～2kg/(m · S)； 钉头管：管间距S1=（2～2.4）dc，质量流速 2 Mg=2～4kg/(m · S)。 一般情况下，多采用S1=2dc。
6.2.4 过热蒸汽管的计算
1 2 总传热系数： K W 1 2
式中：α１－烟气对管束的综合放热系数； α２－水蒸汽的对流传热膜系数：
0.8 MW 2 5.815 0.2 di
MW－管内过热水蒸汽的质量速度； di－过热水蒸汽管的内径，m。
故包括Ro在内的管外综合传热系数为：
* o
1
1
o
Ro
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
3.总传热系数的Kc的计算：
③对流室的总传热系数Kc： 忽略金属壁热阻：
. Kc * * ( o i )
* o * i
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
⒋对流管的表面积、总排数及表面热强度：
Act Qc / K c t m
Act 总排数： Act N c .nw .d c L N c d Lnw
表面热强度：
Qc qc Act
6.2.4 过热蒸汽管的计算
作用：提高加热炉的热效率
排列： 需根据温差合理安排，尽量将其放置在烟气温 度不超过450℃之处，这样就可以使用碳钢管； 管程数应采用偶数，以便使进出口联接都安置 在炉子的同一侧。
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
2.对数平均温差Δtm：
为确保对流传热，烟气 出对流室的温度τ1’与管内 介质入炉的温度τ1要保持适 当的温差，并据此来确定烟 气出对流室的温度（推荐温 差为100～150℃）。
(t g 1 ' ) (t 2 1 ) t m tg 1' ln t2 1
c.若关键性热阻在气膜，可选经验数据，如：当管内为原 油时：αi=1163W/(m2· K)；裂化原料：αi=930W/(m2· K)；重 油：αi=698W/(m2· K)； d.加热炉炉管内的结垢热阻Ri可查附录，故包括Ri在内的 管内对流传热膜系数为： * 1
i
1
i
Ri
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒊对流室的高度HC：
HC由对流室炉管的排数（传热面积）而定：
ACt HC S层 nw A f
其中：
ACt NC nw A f
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
计算思路和换热器传热面积的计算思路一 样。设对流室热负荷为Qc，对数平均温差为Δtm， 总传热系数为Kc，则有：
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。
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒈对流室宽度S：
S (nw 1) S1 3dc
式中：dc－对流管的外径； nW－每排对流管根数； S1－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。
Qc K c Act t m
Act Qc / K c tm
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
⒈对流室的热负荷：
QC Q QR
说明：①对流室的热负荷等于加热炉的总热负荷 Q减去辐射室热负荷QR ； ②遮蔽管包括在辐射室中； ③对流室中敷设有过热蒸汽管，这部分蒸 汽所吸收的热量，应记在对流室的热负荷中。
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
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
式中：a－与管束的排列形式有关的系数， 正三角形排列时，a=0.33；正方形排列时，a=0.26； Gg －烟气在最小截面处的质量流速，kg/(m2· s)； dc －对流管的外径，m。 应用条件：烟气的雷诺数Reg>30000
A．烟气的对流传热膜系数αoc：
b. 蒙拉特（Monrad）准数方程式： 光管： OC 1.096
6.2.2 对流室尺寸的确定
⒉长度L：
烟气的质量流速 ： Gg 3600( L B a n ) C f W
式中：mg af nW Lc －烟气的质量流量，kg/h； －每根光管或钉头管所占的流通截面积，m2； －每排对流管的根数； －对流管有效长度，m。
mg
mg 1 对流管有效长度： LC ( a f nW ) B 3600Gg
C．炉墙的辐射系数αow：
oW 228
Tt 3 t 1000
W /( m 2 K )
式中：Tt－管壁平均温度，K； εt、εw－分别为管壁和炉墙的黑度。
综上所述，管外综合传热系数 ：
o oc or ow
管外的结垢热阻：
烧气体燃料或带有吹灰装置的烧液体燃料的炉子 ： 不大于0.0043m2· K/W 没有吹灰装置的采用液体燃料的加热炉： 一般取为0.0086 m2· K/W
式中：S－翅片与翅片的间隙，m； X－翅片高度，m。
B．烟气的辐射系数αor：
or
1 t 5.67 2 Tg 4 Tt 4 ) g ( ) g ( 100 100 Tg Tt
式中：εt－管壁的黑度，εt=0.9； εg－气体的黑度； αg －气体的吸收率； Tg，Tt－分别为气体和管壁的温度，K。
第6节 对流室的传热计算
6.1 概述
6.2 对流室的计算
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
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 传热也占据很大份额； ③对流室的炉墙参与辐射换热过程
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
3.总传热系数的Kc的计算：
①管内介质的对流传热系数αi： 单相流，管内，受迫运动， 西德尔－泰特准数式：
i 0.027
di
Re
0.8
0.14 Pr ( ) t
1/ 3
说明：
a.μ、μt－管内介质在平均温度和管壁温度下的粘度，Pa· s；
b.使用条件：Re>104，0.7<Pr<16700，L/di>60，特别适用 于粘性流体。对于空气，应用0.023代替0.027；
6.2.4 过热蒸汽管的计算
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒈炉管的型式：
燃料中含重金属较少时：一般采用钉头管或 翅片管，以增加换热面积强化传热； 采用较劣质燃料时：采用光管，因其生成的 灰比较多；采用钉头管、翅片管，污垢热阻会由 于灰尘迅速集结而急剧增加； 注：无论采用哪种管子型式，在对流室中都 应安装吹灰装置，以减小污垢热阻。
M T f0.8 d
1 3 c 2 3 G
W /( m 2 K )
At f Af 钉头管和翅片管： fo Ao
f
A．烟气的对流传热膜系数αoc：
c．布里吉什（Briggs）准数方程式： 环形（横向）翅片管 ，正三角形排列的管束：
g d c M G 0.718 c g g 1 S 0.296 3 f 0.1603 ( ) ( ) ( ) dc g g X
3.总传热系数的Kc的计算：
②管外综合传热系数αo:
烟气的对流传热膜系数αoc
αo 烟气的辐射系数αor
炉墙的辐射系数αow
A．烟气的对流传热膜系数αoc：
a．努塞尔（Nusselt）准数方程式：
g d c Gg 0.6 C g g 1 / 3 oc a ( ) ( ) dc g g
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒉炉管的排列方式：
对流室炉管排列方式与换热器中一样，有 o 正三角形排列和正方形旋转 45 排列，一般采 用正三角形排列。
6.2.1 对流室的可选尺寸
⒊Байду номын сангаас间距：
光管：管间距S1=（1.5～2）dc，对流室最小 2 截面处烟气的质量流速Mg=1.5～2kg/(m · S)； 钉头管：管间距S1=（2～2.4）dc，质量流速 2 Mg=2～4kg/(m · S)。 一般情况下，多采用S1=2dc。
6.2.4 过热蒸汽管的计算
1 2 总传热系数： K W 1 2
式中：α１－烟气对管束的综合放热系数； α２－水蒸汽的对流传热膜系数：
0.8 MW 2 5.815 0.2 di
MW－管内过热水蒸汽的质量速度； di－过热水蒸汽管的内径，m。
故包括Ro在内的管外综合传热系数为：
* o
1
1
o
Ro
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
3.总传热系数的Kc的计算：
③对流室的总传热系数Kc： 忽略金属壁热阻：
. Kc * * ( o i )
* o * i
6.2.3 对流室传热面积Act的确定
⒋对流管的表面积、总排数及表面热强度：