鍋爐與鍋爐房設(shè)備7

1、 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1 1第七章第七章 鍋爐本體的熱力計算鍋爐本體的熱力計算7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算7.3 對流放熱系數(shù)對流放熱系數(shù) 返返 回回 7.4 輻射放熱系數(shù)輻射放熱系數(shù) 7.5 平均溫差平均溫差 7.6 對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎惴椒ㄌ嵋獙α魇軣崦鎮(zhèn)鳠嵊嬎惴椒ㄌ嵋?鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 2 2 鍋爐熱力計算的目的鍋爐熱力計算的目的目的目的：確定鍋爐

2、受熱面與燃燒產(chǎn)物和工質(zhì)參數(shù)間的關(guān)系；基礎(chǔ)基礎(chǔ)：燃料的燃燒計算和鍋爐的熱平衡計算；按受熱面性質(zhì)分為爐膛換熱計算爐膛換熱計算和爐膛出口后對流受熱面的爐膛出口后對流受熱面的換熱計算換熱計算；按計算方法分為設(shè)計計算設(shè)計計算和校核計算校核計算。7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 3 37.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 第七章爐膛換熱計算的主要任務(wù)爐膛換熱計算的主要任務(wù)（1）設(shè)計計算：已知爐膛出口溫度，求受熱面（數(shù)量和布置等）（2）校核計算：已知爐膛內(nèi)布置的受

3、熱面，求出爐膛出口煙氣溫度。 爐膛出口截面上的平均煙氣溫度是計算的核心 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 4 4 爐膛內(nèi)復(fù)雜換熱過程簡化爐膛內(nèi)復(fù)雜換熱過程簡化我國現(xiàn)行工程計算方法我國現(xiàn)行工程計算方法1將爐膛內(nèi)燃燒與傳熱過程分開考慮2爐膛內(nèi)換熱以輻射換熱方式進(jìn)行3爐內(nèi)溫度看作均勻，火焰輻射按平均火焰溫度計算，4爐膛受熱面及火焰面均按灰體處理。7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 5 5 一

4、、爐膛幾何特性尺寸的確定一、爐膛幾何特性尺寸的確定基本步驟：基本步驟： (1) 根據(jù)鍋爐容量、蒸汽參數(shù)、燃料特性及燃燒方式，確定根據(jù)鍋爐容量、蒸汽參數(shù)、燃料特性及燃燒方式，確定B和和 (2) 選定選定q qR R、 q qv v或或q qf f、q qv v，再確定：再確定：R R、V Vl l或或F F、 V Vl l及及H Hl l； (3) 最后確定：爐膛寬度和爐膛深度，制定爐膛幾何特性尺寸。最后確定：爐膛寬度和爐膛深度，制定爐膛幾何特性尺寸。 pnetarQ1爐膛容積爐膛容積Vl爐子火床表面至爐膛出口煙窗間的容積爐子火床表面至爐膛出口煙窗間的容積 底部底部火床表面火床表面 爐膛出口截面

5、爐膛出口截面出口煙窗第一排水管中心線所在表面出口煙窗第一排水管中心線所在表面 四周及頂部四周及頂部2爐膛周界面積爐膛周界面積Fl包圍爐膛容積的所有周界封閉面積的總和包圍爐膛容積的所有周界封閉面積的總和 火床面積火床面積R全部水冷壁面積全部水冷壁面積 Fi=bili 爐墻面積：前后墻、側(cè)墻、爐頂爐墻面積：前后墻、側(cè)墻、爐頂; 出口煙窗面積出口煙窗面積RFFbzl第七章7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 6 67.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 3 3、 有效輻

6、射受熱面的面積：有效輻射受熱面的面積：iifxFH爐內(nèi)輻射換熱計算中的系數(shù)：爐內(nèi)輻射換熱計算中的系數(shù)：1）輻射角系數(shù)：）輻射角系數(shù)： 火焰投射到管壁的一次熱量火焰投射到管壁的一次熱量Q/投射到爐墻上的熱量投射到爐墻上的熱量Qhy2）有效輻射角系數(shù)有效輻射角系數(shù)x。 火焰投射到管壁的總熱量火焰投射到管壁的總熱量/火焰投射到火焰投射到爐墻爐墻的熱量的熱量Qhy ； x=Q/Qhy=2-23）整個爐膛的平均有效角系數(shù)整個爐膛的平均有效角系數(shù)。 第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 7 77.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算

7、爐膛傳熱過程及計算 第七章爐膛有效輻射面總面積為爐膛出口煙窗對爐膛而言，可取x-1,爐膛火焰對煙窗出口三排管束的有效角系數(shù)xgs，為三排管子熱量投落份額之和或者是(1一第三排管透過熱量的份額)，即對于覆蓋有耐火涂層或耐火磚的水冷壁，諸如末燃帶、爐拱等，其輻射受熱面面積 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 8 8 火焰面具有：平均火焰溫度火焰面具有：平均火焰溫度 ，黑度，黑度 ，面積，面積 ，爐膛輻射壁面具有：平均壁面溫度爐膛輻射壁面具有：平均壁面溫度 ，黑度，黑度 ，面積，面積二、爐膛傳熱的基本方程及爐膛黑度二、爐膛傳熱

8、的基本方程及爐膛黑度 簡化7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算假設(shè)：爐壁是指水冷壁及其背后的爐墻。假定水冷壁分布均勻，并以整個爐膛看作一個整體；火焰和爐壁是物性均勻的灰體；爐墻又為絕熱。第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 9 9 爐壁的有效輻射Qby：火焰的有效輻射Qhy：7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算火焰與爐壁之間的輻射換熱量Qf為 上式聯(lián)立求解，可得 第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 10

9、10水冷壁本身輻射為7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算火焰的本身輻射為將Qb和Qh的關(guān)系式代入式(7-12)，得 上式也可寫成室燃爐爐膛系統(tǒng)黑度（713）第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1111層燃爐， 爐膛黑度物理意義： 火焰投射黑度，表示火焰與爐壁之間的輻射換熱關(guān)系 7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算三、火焰黑度三、火焰黑度ahy表示火焰的輻射能力：表示火焰的輻射能力：1影響火焰輻射能力的主要因素：影響火焰輻射能力的主要因素： 介質(zhì)濃度： 固體燃料：三原子氣體、灰粒子、

10、焦炭粒子； 液體、氣體燃料：三原子氣體、碳黑粒子。第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1212 燃料的種類、燃燒方法及燃燒工況等。由傳熱學(xué)知道，火焰被認(rèn)為是灰體，則； pkhe1式中：k火焰輻射減弱系數(shù)，即火焰中各介質(zhì)成分的輻射減弱系數(shù)代數(shù)和； p爐膛壓力，(微負(fù)壓鍋爐： ) 有效輻射層厚度， (m) 。aMpm1aMpp1 . 0llFV6 .32固體燃料燃燒時的火焰黑度：固體燃料燃燒時的火焰黑度： pkrkhfhfhqqe11）三原子氣體輻射減弱系數(shù)：）三原子氣體輻射減弱系數(shù)： 100037. 011 . 0

11、106 . 178. 0102lqOHqTprrkaMpm/ 1第七章7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1313三原子氣體總?cè)莘e份額： yOHyROOHROqVVVVrrr22222）灰粒子輻射減弱系數(shù)：）灰粒子輻射減弱系數(shù)： 煙氣密度： 煙氣中灰粒子平均直徑： 層燃爐： ；灰粒子無因次濃度： 每公斤燃料燃燒生成的煙氣重量： hhyhdTk3221430003 .1y3/mkghdmdh20yarfhhGA100yVkgfhkg/okaryVAG306. 11001

12、 kgVkgy/第七章7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1414四、爐膛有效放熱量與理論燃燒溫度四、爐膛有效放熱量與理論燃燒溫度第七章7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算爐膛有效放熱量爐膛有效放熱量QlQl Q Qk k是燃燒需要的空氣所帶進(jìn)爐膛的熱量，有兩種情況：是燃燒需要的空氣所帶進(jìn)爐膛的熱量，有兩種情況：當(dāng)燃料燃燒不用預(yù)熱空氣時當(dāng)燃料燃燒不用預(yù)熱空氣時 理論燃燒溫度：假定在絕熱情況下將Ql作為煙氣的理論焓而得到煙氣理論溫度，即 當(dāng)鍋爐裝有空氣預(yù)

13、熱器向爐內(nèi)送熱空氣時當(dāng)鍋爐裝有空氣預(yù)熱器向爐內(nèi)送熱空氣時 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1515五、火焰平均溫度及水冷壁管外積灰層表面溫度第七章7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算Th為實際燃燒工況下的火焰平均溫度n反映了燃燒工況對爐膛內(nèi)火焰溫度場的影響，層燃爐，取n=0.7 水冷壁管外積灰層表面溫度Tb 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1616六、爐膛出口煙氣溫度7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 對燃

14、用固體燃料時，這個溫度的高限應(yīng)比灰分開始軟化溫度低100左右，一般為1100一1150。 七、爐膛換熱計算對于液體、氣體燃料，推薦1200 1400。 爐膛出口煙溫一般是指防渣管前，進(jìn)對流管束時的煙氣溫度。對每lkg計算燃料而言 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1717四次方溫差公式如以輻射熱流密度表示，則令爐膛輻射換熱量可從爐膛煙側(cè)熱平衡公式得出 (7-30)7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Pa

15、ge 1818由式(7-30)與(7-33)結(jié)合，即得 （7-33)爐膛換熱的無因次方程式 7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 1919八、爐膛換熱計算步驟 7.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 20207.1 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02

16、/2010 Page 21217.2 7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算一、對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎愕幕竟揭?、對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎愕幕竟?. 熱平衡方程式： 1) 煙氣側(cè)： (kJ/kg)2) 工質(zhì)側(cè)： (kJ/kg) olkrpIIIQfjrpQBiiDQ2. 傳熱方程式： (kJ/kg) jcrBtHKQ二、對流傳熱系數(shù)二、對流傳熱系數(shù)K的計算的計算影響因素：煙氣、積灰、管壁、結(jié)垢和工質(zhì)，包括對流、輻射和傳導(dǎo)三種基本傳熱方式。 第七章爐膛出口煙窗后的對流受熱面，接受來自爐膛的輻射熱爐膛出口煙窗后的對流受熱面，接受來自爐膛的輻射熱QfQf 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .

17、ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 22227.2 7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算211111111hhhsgsgsgbbhhhKCmkwo2/式中： 與 難以測定，在計算中一般以 、 來考慮灰污對管壁傳熱的影響。 h11hh1. 灰污系數(shù)灰污系數(shù) 表示灰污引起的傳熱熱阻的增加。 則：11212111111111hhhhhhokk21111KCmkwo2/第七章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 02/2010 Page ppt, 02/2010 Page 23237.2 7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 過熱器：因為 很小，所以 很大；1212111111K2212有效系數(shù)有效系數(shù) 表示受熱面有灰污與無灰污時的傳熱系數(shù)之比 在缺 計算數(shù)據(jù)時； 燃用固體燃料的順列