鍋爐本體熱力計算11課件

七、鍋爐本體熱力計算

7.1鍋爐傳熱過程及計算

7.1.1爐膛幾何特性爐膛容積Vl：由爐子火床表面至爐膛出口煙窗之間的容積。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，包含火床面積R、全部水冷壁面積、未有水冷壁的爐墻面積和出口煙窗第一排水管中心線面積。有效輻射受熱面Hf

：

有效角系數x：火焰投射到管壁受熱面的總熱量與投射到爐壁的熱量之比。

爐膛水冷程度χ

：整個爐膛的平均有效角系數。式中Fbi、χi

—為某一區(qū)段的爐壁面積和其相應的有效角系數；

Hff

—對于覆蓋有耐火層的水冷壁其輻射受熱面面積；Fl—爐膛周界總面積，m2；R—火床面積，m2。

0七、鍋爐本體熱力計算

7.1.2爐膛傳熱的基本方程及爐膛黑度

火焰與爐壁之間的輻射換熱量：

（四次方溫差公式）

爐膛系統(tǒng)黑度：室燃爐層燃爐

火床與爐壁面積之比：式中Qhy

—火焰有效輻射；

Qby

—爐壁有效輻射；—水冷壁的表面黑度，可取0.8；—火焰黑度。

Th

—火焰的平均溫度，K；Tb

—水冷壁表面溫度，K。1七、鍋爐本體熱力計算6.1.3火焰黑度

火焰黑度：

式中k—火焰輻射減弱系數，1/m·Mpa；

p—爐膛內介質的壓力；

δ—有效輻射層厚度，m;對爐膛：

Vl

—爐膛容積，m3;

Fl—爐膛包覆面積，m2;

火焰輻射減弱系數：式中kq

、kg、kh—分別為三原子氣體、固體顆粒和灰粒的減弱系數，1/m·Mpa；C—焦炭粒等的修正系數。26.1.4爐膛有效放熱量與理論燃燒溫度

爐膛有效放熱量Ql

是指相應于1kg真正參與燃燒的燃料所帶入爐膛的熱量。

式中Qk

—燃燒需要的空氣帶進爐膛的熱量。

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。式中：

Vy—在αl〃情況下每kg燃料燃燒后的煙氣容積，Nm3/kg;

cpj—煙氣從0℃到θll℃溫度范圍內的平均容積比熱，kJ/Nm3·

℃。七、鍋爐本體熱力計算3

6.1.5火焰平均溫度及水冷壁管外積灰層表面溫度

火焰平均溫度：

n——燃燒工況對爐膛內火焰溫度場的影響。

水冷壁管外積灰層表面溫度：

式中Tgb—水冷壁管金屬壁溫，K；ε—管外積灰層熱阻，一般取2.6m3·

℃/kW;

qf

—壁受熱面輻射熱流密度，kW/m2;

Bj’—每秒計算燃料量，kg/s。6.1.6爐膛換熱計算

爐膛換熱無因次方程式：

波爾茨曼準則—；

火焰無因次溫度—

；

爐膛出口無因次溫度—七、鍋爐本體熱力計算46.1.7爐膛換熱計算步驟（1）確定爐膛幾何特性：爐膛各面爐墻面積Fbi、爐膛周界面積Fl、爐膛容積Vl、爐膛有效輻射受熱面總面積Hf、爐排面積R、爐膛水冷程度χ、爐膛有效輻射層厚度δ。（2）計算爐內有效放熱量Ql、，在選定爐子出口過量空氣系數αl”的情況下，由焓溫表得理論燃燒溫度。（3）先假定一個爐膛出口溫度，在焓溫表中求得相應得,從而計算煙氣的平均熱容量Vycpj。（4）計算爐膛火焰黑度、爐膛系統(tǒng)黑度和波爾茨曼準則Bo。（5）選取m值，計算Bo(1/+m)值后由圖查取，求出。（6）應與假設的值相差不大于100℃，否則重新假定再算，最后以計算所得的為準。（7）計算爐膛輻射受熱面平均熱流密度：（8）計算爐膛容積熱強度、爐排熱強度：

B’—每秒燃料消耗量，kg/s。七、鍋爐本體熱力計算56.2對流傳熱面?zhèn)鳠嵊嬎?.2.1基本方程式

以燃燒1kg燃料為計算基礎：傳熱方程式：熱平衡方程式：

煙氣側：工質側：

爐膛出口煙窗后的對流受熱面，受到的爐膛輻射熱：

七、鍋爐本體熱力計算66.2.2傳熱系數

灰污系數表示管壁積灰后所引起熱阻的增加：

有積灰時的傳熱熱阻：

無積灰時的傳熱熱阻：

傳熱系數：七、鍋爐本體熱力計算76.2.3有效系數ψ

有效系數傳熱系數：對流管束和省煤器：空氣預熱器：過熱器：

蒸發(fā)受熱面：七、鍋爐本體熱力計算86.3對流放熱系數

強制流動放熱的準則關系式6.3.1橫向沖刷管束時的對流放熱系數（1）管束錯列布置時（2）管束順列布置時

管束部分錯列、部分順列布置時

式中λ—介質在平均溫度下的導熱系數,kW

/m2·

℃；ν—介質在平均溫度下的動粘度,m2/s；d—管子外徑,m；w—介質在最窄斷面處的平均流速,m/s；Pr—介質在平均溫度下的普朗特數；Cs—管束結構特性修正系數；Cc—管束的排數(Z2)修正系數。七、鍋爐本體熱力計算96.3.2縱向沖刷管束時的對流放熱系數

當量直徑:

式中

F—煙道流通截面積；U—濕周周長。6.3.3橫向－縱向混合沖刷管束時的傳熱系數

原則（1）煙氣流量和流速可取整個管束的平均值；（2）煙氣速度按橫向、縱向分算，再分別求出受熱面的放熱系數，再按下式求整個管束的平均傳熱系數：式中

Kh、Kz—分別為橫向、縱向沖刷部分的傳熱系數；

Hh、Hz—分別為橫向、縱向沖刷部分的受熱面積。七、鍋爐本體熱力計算106.3.4平均流速和計算截面積

平均流速:式中

V

—容積流量,m3/s；F—通道截面積,m2。（一）容積流量V的計算

煙氣：

對于蒸汽或水：對于空氣：

式中

υpj

—在平均溫度和平均壓力下蒸汽或水的比容,m3/kg

；

βk

—通過空氣預熱器的空氣量與理論空氣量的比值；θ—煙氣計算溫度。七、鍋爐本體熱力計算11（二）通道截面積F的計算1.煙氣橫向沖刷光管管束：

式中

a、b—煙道的長與寬,m；Z1—在所計算截面上的管子根數；

d—管子外徑,m；

l—管子在計算截面上的投影長度,m。2.煙氣縱向沖刷：a.管內

b.管外式中

Z—并聯管子數；dn—管子內徑。c.平均通道截面積

式中

H1、H2……,F1、F2……分別為相應的受熱面積和通道截面積,m2。

如煙道截面逐漸變化，則平均通道截面積

式中

F’、F”—煙道進、出口截面面積。六、鍋爐本體熱力計算126.4輻射放熱系數

煙氣為含灰氣流時：

煙氣為不含灰氣流時：式中—煙氣及管壁的黑度；

Ty、Thb—煙氣及管壁積灰表面溫度，K。

對于積灰過熱器：

對其它積灰受熱面：

式中

t—管內介質的平均溫度,℃；α2—管壁向蒸汽的放熱系數,

kW/m2·℃；Q—燃燒1kg燃料時其煙氣對受熱面的放熱量,kJ/kg；

Qf—受熱面從爐膛輻射所得的熱量,kJ/kg；H—受熱面面積,

m2；ε—灰污系數,

m2·℃/kW；△th—積灰層兩側的溫差。七、鍋爐本體熱力計算136.5平均溫差

對于純順流、純逆流或蛇形管受熱面交叉次數多于四次時：當時，

對于混合系統(tǒng)：如

則6.6對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎惴椒?/p>

對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎悴襟E：

（1）假定煙氣出口溫度，由焓溫表查得出口煙焓,按煙氣側的熱平衡方程式算出煙氣放熱量Qrp。（2）按工質側的熱平衡方程式求得工質出口焓，由水蒸汽表查得相應出口溫度。