锅炉炉膛传热计算

计算公式见 课本
M 与火焰中心有关的量
B0 波尔兹曼准则
B0
B jVcpj 0 pj FlTa3
Vcpj
Ql Ta
I
" l
Tl"
！！！想知道推导过程 可以看看冯俊凯那本书
最终计算公式
什么量？？
Tl"
Ta
M (0Fl alTa3 )0.6
1
B jVcpj
需要知道什么 温度？
已知量？？？？
未知量？？？
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
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
Bj
Ql
I
" l
,
KW
1 q5 q5
Bj
锅炉计算燃料量，kg
/
s
绝热温度
保热系数
的计算公
式
Ql
I
" l
Vcpj (Ta
Tl" )
Q B jVcpj (Ta Tl")
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
从辐射换热角度计算炉膛换热
Q f xtFb0 (Th4y Tb4 )
1
xt 1 1 1
b
hy
hy b
Tb
Thy
式中：
0 stefan boltzman
Qf 辐射换热量
Fb 炉壁表面积 xt 系统黑度 hy，b 火焰，炉壁黑度
c ons tant
1.炉膛传热原理
Q (v)不满足锅炉设计指导书
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
Qd (I I Il0f )
保热系数
I 进口烟气焓
I 出口烟气焓
I
0 lf
漏风焓
漏风系数
对含有辐射热量的屏式过热器
Qd
D Bj
(i i)
Qf
其它的
Qd
D Bj
(i i)
2.对流受热面的传热计算
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
➢ 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 Rem Prn ，具体参数选取课本以及锅 炉课程设计一书
对于空气预热器
Qd
" ky
ky
2
(
I
ห้องสมุดไป่ตู้
o" ky
I
o' ky
)
屏式过热器的辐射吸热量为
Qf
Q
' f
Q"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
Q"f
Q'f (1 a)x"p
5.671011aFp"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
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。
qyx1 qyx2
q y x1 qyx1 火焰对炉壁的有效辐射热负荷 qyx2 炉壁对火焰的有效反辐射热负荷
Fl 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 kqr khh k j x1x2 kq 三原子气体的辐射减弱系数
kq
10.2（0.78 1.6 H2O 10.2 pqs
0.1）(1 0.37 Tl" ) 1000
r
2.对流受热面的传热计算
烟气 qm1cp1, t1'
水蒸气 qm2cp2 , t2'
t1"
Qf
t2"
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 kAtm qm1cp1(t1' t1" ) qm2cp2 (t2" t2' ) (i) A已知，tm？一般只知道四个温度中两个？ 假设一个温度，eg：已知t1'，t2'，可以假设t1"， 从而可以求出t2" , 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 kAtm (iv) Q - Q 1%
al 0Th4y
ab0Tb4 (1 ab )al0Th4y al 0Th4y
Tb Th4y
al
(1
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
ahy 1 ekps s 3.6 Vl
水垢表面对流 换热系数 2
3.传热系数
➢ 至于对流换热系数等见课本
1.炉膛传热原理
热平衡方程：
未知
xtFb0 (Th4y Tb4 ) BjVcpj (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
"l
Tl" Ta
B00.6 Mal0.6 B00.6
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
3.传热系数
高温烟气对流 和辐射放热的热阻 1 d f
灰层热阻
h h
管壁导热热阻
m m
水垢热阻
m m
R 1 h m g 1
1 h m g 2
K
1
1
h m g
1
1 h m g 2
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
假想黑度，对应于有效辐射热量
q y x1
al
T4
0 hy
,
炉壁总换热量
Q (qyx1 qyx2 )Fb qyx1Fb
Qf xtFb0 (Th4y Tb4 )
Fbal
T4
0 hy
联立求解可以推出
al
(
1
1 1
1)
(1
Tb4 Th4y
)
ahy ab
qyx1 al0Th4y
qyx2 ab0Tb4 (1 ab )al0Th4y
➢ 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
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
rH2O
rCO2
VH2O VCO2 Vy
kh 火焰中悬浮灰粒辐射减弱系数
kh
55900
3
Tl"d
2 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
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