对流受热面换热计算

烟温√
烟温？
H
先假定其中一种介质的终温，
k
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%
第十章 对流受热面换热计算
k
口）工质温度；
烟温？
校核计算的目的是：计算得到出口烟气温度和出口（或进 口）工质温度；
迭代计算的特点明显；不仅体现在每组受热面的计算，还 用在过热器系统和整台锅炉。
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
对流受热面换热计算
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第一节 概述
炉膛以外的、对流换热为主的对流过热器、再热器、 省煤器、空气预热器等，也包括辐射份额较大的屏式 受热面。
二、不同受热面的传热系数实用表达式（例）
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，
K
1
1 1
1
2
当燃用固体燃料、管束为顺列布置
K 1
11
1 2
第三节 受热面传热系数的计算方法
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
辐射传热所占份额不同，为简化，均将辐射部分折算到 对流传热，不同受热面有各自不同的计算方法。
对流受热面传热计算方法与传热学的相关内容大同小异， 只是在必要之处附加了与工程实际有关的修正系数。
第一节 概述
校核计算特点和目的 工质温度√
工质温度？
计算时，已知：受热面，进 烟温√
H
口烟气温度和进口（或出
一、灰污系数
灰污系数是考虑燃用固体燃料时，横向冲刷错列布置光 管管束灰垢的影响
cd ch1 0
第四节 对流受热面的污染对换热的影响
二、受热面的热有效系数
当锅炉燃用固体燃料时，顺列布置的管束以及燃用液体 和气体燃料的各种布置的管束采用热有效系数来表示灰 垢对传热的影响。
对于顺列布置的对流过热器、凝渣管、再热器及直流 锅炉的过渡区等受热面，燃用贫煤和无烟煤时，=0.6； 燃用烟煤、褐煤和洗中煤时，=0.65；燃用油页岩时， =0.6。
温压：参与热交换的两种介质在整个受热面中的平均温差。 温压的大小与两种介质在受热面内的温度变化、流动方向有
关
常见的流动方式有：顺流、逆流、串联混合流、平行混合流 和交叉混合流
第四节 传热温压t的计算
一、顺流和逆流
θ‘
θ‘
θ‘
θ‘
θ“
θ“
θ“
θ“
t“
t“
t‘
逆流
逆流
t“ t‘ t‘
顺流
t‘
t“
蒸发受热 面
第四节 传热温压t的计算
顺流的平均温压
tsl

t t ln t

td ln
tx td
t
t x
Hale Waihona Puke Baidu
第四节 传热温压t的计算
逆流的平均温压
tnl


t ln t
t
t
)
kJ / kg
第二节 对流受热面换热计算基本方程
迭代计算的原因
工质温度√
工质温度？
烟温√ H
k
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
烟温？
第二节 对流受热面换热计算基本方程
迭代计算过程
工质温度√
工质温度？


Tgb T
3.6

第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第四节 对流受热面的污染对换热的影响

KtH j
Bj
2．烟气侧热平衡方程
Qd
(I '

I"

I
0 lk
)
3．工质侧热平衡方程（与受热面有关）
工质温度√ 烟温√
工质温度？
D(i" i' )
Qd
Bj
Qf
烟温？
D(i" i' )
H
Qd B j
kJ / kg
k
Qd

(

" ky

ky
2
)(I
0" ky

I
0' ky
第六节 对流换热面积和流速的计算
一、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。
第六节 对流换热面积和流速的计算
1．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。
换热之中 1 d f
第三节 受热面传热系数的计算方法
燃烧产物的辐射传热系数计算式
含灰气流
f

5.7 108
a
gb 2
1
a
hT
3
1
Tab
4
T
1 Tab
T
不含灰气流
f
5.7 108
a
gb 2
1
aqT
3

1 1
Tgb T
1h h b sg 2
引入灰污系数
1 h 1 1h h 1
K
1
1 1
1
2
第三节 受热面传热系数的计算方法
一、传热系数计算的一般表达式
引入热有效系数
K
K0
K 1
11
1 2
烟气侧对流放热系数 1 d f
第三节 受热面传热系数的计算方法
第四节 对流受热面的污染对换热的影响
三、受热面的利用系数
空气预热器采用利用系数综合表示灰垢和烟气冲刷不均匀的 影响
燃料
管式空气 板式空气
预热器
预热器
铸铁肋片式 空气预热器
除下列燃料外其他燃
0.75
0.85
0.80
料
重油
0.65
0.75
0.70
天然气、木材
0.70
0.80
0.70
第四节 对流受热面的污染对换热的影响
273
Vs Dv
第六节 对流换热面积和流速的计算
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
F ab z1ld
3）介质纵向冲刷光管的流通截面积
F

z
d
2 n
4
F ab z d 2
4
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第七节 主要对流受热面的计算特点
一般对流受 热面
的校核计算 流程
4．对管式空气预热器
K 12 1 1
第三节 受热面传热系数的计算方法
5．回转式空气预热器
K
C
11
xy1 xk 2
第三节 受热面传热系数的计算方法
三、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
Nu C Ren Prm
第三节 受热面传热系数的计算方法
第四节 传热温压t的计算
二、串联混合流系统
tch tnl
第四节 传热温压t的计算
三、并联混合流系统
tbh tnl
第四节 传热温压t的计算
四、交叉流系统
t jc tnl
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第四节 对流受热面的污染对换热的影响
四、受热面表面灰污层温度
辐射受热面管壁外表面的温度亦即沉积在管子外部灰渣层的
平均温度
t hg
t (
1 ) BjQ
2 H
对进口烟温小于400℃的省煤器 thg t 25
对进口烟温大于400℃的单级省煤器或双级布置省煤器的上级省 煤器，或直流锅炉的过渡区，燃烧固体燃料或液体燃料时
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第三节 受热面传热系数的计算方法
一、传热系数计算的一般表达式
K
1
1
h b sg 1
thg t 100
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第四节 传热温压t的计算
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
K 1 1 1
燃用固体燃料、管束为顺列布置 K 1
第三节 受热面传热系数的计算方法
3．屏式过热器（半辐射式屏式过热器）受热 面
K
1
1 (1 Q f )( 1 )
1
Qd
2
第三节 受热面传热系数的计算方法
三、受热面的利用系数
另外，由于屏式受热面都布置在炉膛顶部烟气进入水平烟道 的转弯处，烟气流速易出现不均匀现象，因此，屏式过热器 在计算烟气侧放热系数时，也采用利用系数来考虑烟气对屏 的冲刷不均匀对传热过程的影响。当平均烟气流速大于4m/s 时，取=0.85，随烟气流速的降低，不均匀性相对增加, 值 减小。
或
d
CzCs
( wd )0.6 Pr0.33 d
第三节 受热面传热系数的计算方法
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
d
0.023
d dl
(Wd dl

)0.8
Pr0.4 ctc1
第三节 受热面传热系数的计算方法
不恒定。 流体流速是指在定性温度下、规定的流通截面上的平均流
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。
第六节 对流换热面积和流速的计算
1．介质平均体积流量
烟气的平均体积流量
空气的平均体积流量 水和水蒸气的平均体积流量
Vy

B jVr (
273
273)
Vk

kyB jV 0 (t 273)
计算举例（详查标准）
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 Re0.64
或
d
0.177Cz
( wd )0.64 d
第三节 受热面传热系数的计算方法
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
Nu C z Cs Re 0.6 Pr 0.33
第二节 对流受热面换热计算的基本方程
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)
第二节 对流受热面换热计算基本方程

1．对流受热面的传热方程Qd
3．回转式空气预热器烟气与空气侧对流放热系数
0.03 Re0.83 Pr0.4
d dl
第三节 受热面传热系数的计算方法
四、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
2．管式空气预热器换热面积以管内外表面积的平均值计算。 3．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。 4．屏式过热器的换热面积
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：
H 2xpFp (m2 )
第六节 对流换热面积和流速的计算
二、对流受热面流体流速
计算对流放热系数需介质的流速 （介质的平均体积流量和介质流通截面积）， 温度不断变化，体积流量也随之变化，因此，流体的流速