第6章(完)鍋爐本體的熱力計(jì)算

1、6-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算6-2 對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面的傳熱計(jì)算6-3 輻射放熱系數(shù)輻射放熱系數(shù)6-4 平均溫差平均溫差6-5 對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算方法提要對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算方法提要2022-6-7第第6章章 鍋爐本體的熱力計(jì)算鍋爐本體的熱力計(jì)算本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容鍋爐設(shè)計(jì)與制造w設(shè)計(jì)內(nèi)容概述爐膛設(shè)計(jì)受熱面布置設(shè)計(jì)與校核計(jì)算：熱力、強(qiáng)度、水動力、煙風(fēng)阻力計(jì)算說明書編寫：熱力、強(qiáng)度、水動力、煙風(fēng)阻力圖紙的設(shè)計(jì)與制造工藝編制w制造過程概述受壓部件鋼架吊掛爐墻其它等等6-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算內(nèi)容w爐膛輻射換熱：斯蒂芬-波爾茲曼定律（四次方定律）w對流

2、受熱面w爐內(nèi)輻射換熱計(jì)算方法：相似理論+實(shí)驗(yàn)研究半經(jīng)驗(yàn)公式w蘇聯(lián)：古爾維奇法（投射熱和反射熱）煙煤、貧煤電站鍋爐w工業(yè)部：直接計(jì)算法層燃水管鍋爐w概述爐膛傳熱計(jì)算的目的：確定爐膛輻射受熱面的吸熱量、爐膛出口煙氣溫度和爐膛熱流密度的分布爐膛設(shè)計(jì)任務(wù)：選定了爐膛出口煙溫時(shí)，確定需布置的輻射受熱面積或布置好爐內(nèi)受熱面后，校核爐膛出口煙溫是否合理計(jì)算方法：相似理論+實(shí)驗(yàn)研究半經(jīng)驗(yàn)公式爐內(nèi)煙氣流速低，主要沿管壁縱向流動，對流傳熱弱，所占換熱份額少，故對流傳熱量可忽略2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算6-1-1 爐膛傳熱的基本方程w傳熱方程 斯蒂芬-波爾茲曼定律（四次方定律

3、）2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算0443.6()furrravwalcalaHQTTB824044walfurkW5.67 10 W/(m K )kg/hxravcalQTKTKaB輻熱熱,絕對輻數(shù)爐內(nèi)煙氣（火焰）的平均溫度,水冷壁表面溫度,爐膛統(tǒng) 計(jì)算燃料耗量，射受面吸量黑體射常,系黑度6-1-1 爐膛傳熱的基本方程w爐內(nèi)熱量平衡方程 1kg 燃料帶入爐膛的熱量 2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算346fuinafo4100-()/100rqqqQQQQKJKgqfoainQQQ鍋爐的輸入熱量用外部熱源加熱空氣帶入鍋爐的熱量

4、空氣帶入爐膛的熱量furQ00ainfurfurafurl,a-+/QQaaaKJKg其中，（）IIfurfur00al,aaa 爐膛出口處過量空氣系數(shù)爐膛漏風(fēng)系數(shù)I ，I分別為理論空氣量在鍋爐入口處的焓和冷空氣焓6-1-1 爐膛傳熱的基本方程其次，可通過煙氣側(cè)熱平衡方程寫出爐膛內(nèi)熱平衡方程 即燃料燃燒的熱量只加熱空氣2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算-/rfurfurQQIKJKg （）1/furfurQkgKJKgIKJKg 燃料的爐膛內(nèi)輻射受熱面的吸熱量，爐膛出口處的焓，保熱系數(shù)avadiadiavadiadi-=VC-=VC-furfurrQIQ（） 所

5、以：（） adifuravadiadiVCgQ爐膛有效放熱量在絕熱條件下所具有的燃燒溫度， 即理論燃燒溫度，K在和溫度區(qū)間內(nèi)，沒千克燃料燃燒所產(chǎn)生燃?xì)?的平均熱容量，KJ/（K） 6-1-2 爐膛幾何特性w層燃爐爐膛容積 ：是指火床表面至爐膛煙窗之間的容積爐膛容積的周界：底部為火床表面；四周及頂部為水冷壁中心線所在的表面；出口截面為出口煙窗處第一排水管中心線的所在面v層燃爐膛周界面積爐膛周界面積=火床面積R+全部爐墻面積+出口煙床面積靠墻的水冷壁：雙面曝光的水冷壁：爐膛周界總面積：爐膛的有效輻射層厚度2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算furVfurFFbl2Fb

6、l2fu rFRFm3.6furfurVSFfurVw每片水冷壁的輻射受熱面積H輻射受熱面H與水冷壁面積F的關(guān)系式：式中： 水冷壁的角系數(shù) 能量投射份額落到管子背面的熱量投射到管子的總熱量因此,角系數(shù)2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算HFt=QxQ投落到管壁的一次熱量投射到爐墻的總熱量(1)tQxx Q 2(1)(2)rubettQQQxQxx QxxtrubeQQQ火焰向爐墻總的投射熱量一次投射到管壁面上的熱量投射到管子的總熱量2/(2 -)rubetQQx xw沾污系數(shù)和熱有效系數(shù)熱有效系數(shù)熱有效系數(shù)、沾污系數(shù)和輻射角系數(shù)目前，實(shí)驗(yàn)得到：引入水冷壁管壁的沾污

7、系數(shù)2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算受熱面吸收的熱量投射到受熱面的熱量rt=QQ受熱面吸收的熱量投射到受爐壁的熱量trfrrrttttqqqq FQqqq FQ6-1-3 煙氣厚度和爐膛系統(tǒng)黑度w煙氣（火焰）黑度火焰黑度 k火焰輻射減弱系數(shù)，是火焰中各輻射介質(zhì)的減弱系數(shù)的代數(shù)和，1/(m.MPa) 爐膛介質(zhì)的壓力，一般供熱鍋爐在常壓下燃燒 S有效輻射層厚度 (1)層燃爐火焰輻射減弱系數(shù)的計(jì)算2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算g1kp sgep0.1pMPatripkkk22tripkCOH Ok三原子氣體和的輻射減弱系數(shù)固體顆粒

8、如碳黑、焦炭粒子和灰粒的輻射減弱系數(shù) (2)室燃爐火焰輻射減弱系數(shù)的計(jì)算w爐膛的系統(tǒng)黑度6-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算,(1)gLgdgmmbc,1trikkpsL gge（）火 焰 發(fā) 光 部 分 的 黑 度 ，,1trikpsd gge火焰中不發(fā)光部分的黑度，11 /(1 /1)fu rw a llg6-1-4 理論燃燒溫度與爐膛傳熱計(jì)算w理論燃燒溫度 越高，爐膛溫度水平越高，利于改善燃燒和增強(qiáng)傳熱發(fā)熱量高的燃料 也較高對一定的燃料而言，減少 ，提高送風(fēng)溫度也有利于提高實(shí)際爐膛內(nèi)傳熱的存在，燃料不在絕熱工況下燃燒 2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱

9、過程及計(jì)算/furavadiQVCKJKg273furadiadiadiavQTKVC3fur3m /g0m /g)adiadiVKK在情況下每千克燃料燃燒后的煙氣,N煙氣從 到溫度范圍內(nèi)的平均容積比熱，KJ/(Nadiadifuradiw爐內(nèi)溫度分布和火焰平均有效溫度爐內(nèi)溫度分布和火焰平均有效溫度與燃燒及傳熱條件有關(guān)煙氣的平均溫度 ：w爐膛出口煙氣溫度爐膛熱力計(jì)算時(shí)，爐膛出口溫度 ()或 (K)的選擇很重要，爐膛出口煙氣溫度是燃燒產(chǎn)物經(jīng)過爐內(nèi)換熱后的結(jié)果。如果爐膛出口煙氣溫度過高，即爐內(nèi)的輻射受熱面布置的太少。反之，若爐膛出口煙氣溫度過低，即為爐內(nèi)的輻射受熱面布置得太多。爐膛出口煙溫的大小，

10、決定著鍋爐輻射受熱面及對流受熱面吸熱量的比例關(guān)系2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算avTav273273avavavadiadiTTfurfurT w爐膛傳熱計(jì)算爐膛傳熱計(jì)算，采用火焰投射、熱有效系數(shù)的計(jì)算體系 ；爐膛的傳熱計(jì)算是基于爐膛熱量的平衡關(guān)系；爐量內(nèi)均勻布置水冷壁的輻射換熱量2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算4404403.6()()3.6()()irfuriavwalwalcalfurfuravwalcalQaFTTBaFRTTB w爐膛傳熱計(jì)算的步驟 爐膛傳熱按計(jì)算的目的，分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算。 爐膛傳熱計(jì)算是在燃

11、料燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算之后進(jìn)行的，主要步驟有：（1）根據(jù)已有爐膛的結(jié)構(gòu)尺寸，確定爐膛的結(jié)構(gòu)特性（2）計(jì)算燃料在爐內(nèi)的有效放熱量 ，在選定爐子過量空氣系數(shù) 和 的情況下，由焓溫表求得理論燃燒溫度（3）先假定一個(gè)爐膛出口溫度 ，在焓溫表中求得相應(yīng)的I，從而可得煙氣的平均熱容量（4）計(jì)算火焰黑度 、爐膛黑度 和波爾茨曼準(zhǔn)則（5）選取m值，計(jì)算或者查取爐膛出口溫度 ，其結(jié)果應(yīng)與煙氣平均熱容量假定溫度基本相同，誤差不超過100（6）計(jì)算輻射受熱面平均熱強(qiáng)度（P156 6-46）（7）計(jì)算爐膛容積熱強(qiáng)度、爐排面積熱強(qiáng)度2022-6-76-16-1 爐膛傳熱過程及計(jì)算爐膛傳熱過程及計(jì)算rQfurfurfur

12、avVCgfur0Bfur6-2-1 對流受熱面的基本方程式 對流受熱面的傳熱計(jì)算，以1Kg燃料燃燒時(shí)，煙氣的放熱量或工質(zhì)的吸熱量為計(jì)算基礎(chǔ)，由此得到對流受熱面的傳熱和熱平衡方程式w傳熱方程式 （6-59）2022-6-76-26-2 對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面的傳熱計(jì)算,3.6/h tcalKH tQKJ KgB,22gt1.01.31h tQHK某一對流受熱面中，每千克計(jì)算燃料產(chǎn)生的煙氣 放給受熱面的熱量，KJ/K ；某一對流受熱面的計(jì)算傳熱面積，m ；某一對流受熱面中，由管外煙氣至管內(nèi)工質(zhì)的傳熱 系數(shù)，W/（m ）；平均溫差，；修正系數(shù)，過熱器取，其他受熱面取 。w熱平衡方程式受熱面

13、傳熱煙氣側(cè)放熱：工質(zhì)吸熱6-26-2 對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面的傳熱計(jì)算000kJ/kg;( )kJ/kg( )kJ/kg()kJ/kg2crjjfrKfgrjxrkykkkHKtQKtQqBHBQIIID iiQBQII 過熱預(yù)熱(器、省煤器)(空氣器)22 oo2 kWmkW/(mC)CkW/mQHKtq 熱數(shù)對熱熱熱積總傳熱數(shù)煙熱質(zhì)間溫?zé)岜Ｏ盗魇苊嫖渴苊婷?，系，氣與受介之的平均度，流密度，6-2-2 傳熱系數(shù) （6-63）實(shí)際中h/h 無法確定實(shí)際中用（6-63a）2022-6-76-26-2 對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面的傳熱計(jì)算2h121hh211kW /(mC)1111(

14、)()K熱無 忽略管壁阻水垢0011KKKK數(shù)：煙熱節(jié)運(yùn)況關(guān)熱數(shù)：積熱關(guān)概念 灰污系與速、 受面距、行工有 有效系與灰程度和受面型式有 2022-6-76-26-2 對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面的傳熱計(jì)算0.60 0.700.55 0.660.75 0.8過熱鋼對預(yù)熱蒸汽器：管省煤器、流管束：管式空氣器：1112121212/(1)11KKKK 熱鋼過熱預(yù)熱：鑄鐵汽化受面、管省煤器：蒸汽器：空氣器省煤器 直接查取6-2-3 對流放熱系數(shù)（實(shí)際的各種計(jì)算）（簡介）2022-6-76-26-2 對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面的傳熱計(jì)算對熱數(shù)流放系110.650.350.60.40.80.2113

15、20.00535/0.00605/0.00279/5.1 10(1)(1)dldfddscdscdlfyyC C CdCC CdCCda T過熱、對煙熱： 橫沖順橫沖錯(cuò)縱沖輻換熱蒸汽器流管束：管、尾部受面向刷列管束：向刷列管束：向刷：射：0/360027336002732733600273jkkkjyyyDfB VtFB VF煙水和蒸汽的流速：空氣流速：氣流速：流速計(jì)算輻射放熱系數(shù) ：在對流煙道管束中的有效輻射厚度為：2022-6-76-36-3 輻射放熱系數(shù)輻射放熱系數(shù)（對流換熱中）（對流換熱中）rrwalqtr2waltmrq、輻射熱流密度，W/和管壁積灰表面溫度，；煙氣的溫度，。12240.9d-1mdS SS（）12mdmSS、 管束的橫向及縱向管距， ；管子外徑， 。w單純的順流或逆流，可采用平均溫差：w混合系統(tǒng)的平均溫差：2022-6-