對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算講解課件

1、1第十章 對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算第1頁，共37頁。2對(duì)流傳熱的特點(diǎn)1.就對(duì)流傳熱本身而言考慮溫度的影響考慮氣流速度的影響2.同時(shí)需考慮管間煙氣的輻射影響3.靠近爐膛出口的受熱面，需考慮直接接受爐內(nèi)輻射傳熱的影響（下一章：半輻射式受熱面）第一節(jié) 對(duì)流傳熱計(jì)算的基本公式第2頁，共37頁。3對(duì)流傳熱計(jì)算的基本任務(wù)設(shè)計(jì)計(jì)算：已知對(duì)流受熱面的吸熱量，求該受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸。校核計(jì)算：已知受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸，校核該受熱面的進(jìn)出口參數(shù)。第一節(jié) 對(duì)流傳熱計(jì)算的基本公式第3頁，共37頁。本章內(nèi)容：1、傳熱計(jì)算的3個(gè)基本方程（傳熱方程、煙氣和 工質(zhì)的熱平衡方程）；2、傳熱方程中各項(xiàng)變量的計(jì)算（溫差、傳熱系 數(shù)、污染系數(shù)、

2、傳熱面積）。第4頁，共37頁。5第一節(jié) 對(duì)流傳熱計(jì)算的基本公式對(duì)流傳熱的基本方程式一、煙氣對(duì)流放熱量二、工質(zhì)對(duì)流吸熱量三、對(duì)流傳熱量熱平衡：第5頁，共37頁。6第二節(jié) 傳熱溫壓順流或逆流（或五次以上交叉流按順流計(jì)算）：對(duì)數(shù)平均溫差端差之比tlar/tsma1.7，則可采用算術(shù)平均溫差混合流（圖10-4）和交叉流（圖10-5，管式空氣預(yù)熱器）：按逆流傳熱溫壓乘修正系數(shù)任何復(fù)雜的流動(dòng)方式，當(dāng)順流溫壓和逆流溫壓之間滿足tpar 0.92tcou第6頁，共37頁。7第三節(jié) 傳熱系數(shù)一、管式承壓受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 忽略金屬管壁的熱阻和不計(jì)管內(nèi)結(jié)垢第7頁，共37頁。8第三節(jié) 傳熱系數(shù)燃用固體燃料時(shí)，錯(cuò)列布置的

3、橫向沖刷光管管束（可用于省煤器），其灰層熱阻用灰污系數(shù)考慮 其余情況下采用熱有效系數(shù)（, 管子污染狀況下的傳熱系數(shù)與清潔狀況下的傳熱系數(shù)的比值）法計(jì)算受熱面的傳熱系數(shù)管內(nèi)為水、汽水混合物或超臨界壓力以上的過熱蒸汽，可簡化為 第8頁，共37頁。9第三節(jié) 傳熱系數(shù)二、擴(kuò)展表面式承壓受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)外表面擴(kuò)展式受熱面較多地采用鰭片式和肋片式（一般用于省煤器以強(qiáng)化煙氣側(cè)的傳熱），對(duì)省煤器，按煙氣側(cè)全部表面積計(jì)算傳熱系數(shù)。f為鰭片或肋片效率；hs為鰭片管或肋片管的受熱面效率。第9頁，共37頁。10第三節(jié) 傳熱系數(shù)三、空氣預(yù)熱器傳熱系數(shù)采用受熱面的利用系數(shù)來綜合考慮灰分的污染、氣流對(duì)受熱面沖刷的不完善等的影

4、響。 管式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器x1、x2分別為煙氣、空氣流通截面積份額。 結(jié)合，：（灰層熱阻、沖刷不均，不穩(wěn)定換熱）,與轉(zhuǎn)速有關(guān)第10頁，共37頁。11第四節(jié) 放熱系數(shù)放熱系數(shù)計(jì)算涉及：煙氣對(duì)管壁的放熱系數(shù)1和管壁對(duì)受熱介質(zhì)的放熱系數(shù)2。煙氣對(duì)管壁的放熱系數(shù)1，一般包括煙氣的對(duì)流放熱系數(shù)c和管間煙氣容積的輻射放熱系數(shù)r 。 影響對(duì)流放熱系數(shù)的因素氣流流速溫度管子尺寸管束沖刷方式管束布置方式物性參數(shù)第11頁，共37頁。12第四節(jié) 放熱系數(shù)由于影響因素很多，工程上是應(yīng)用相似理論來進(jìn)行分析得出放熱系數(shù)公式，對(duì)于鍋爐各受熱面，煙氣、空氣、蒸汽、水等介質(zhì)的流動(dòng)均為強(qiáng)迫流動(dòng)。在不考慮自然對(duì)流影響的情

5、況下，穩(wěn)定對(duì)流放熱具有下列關(guān)系：一、光管對(duì)流受熱面的對(duì)流放熱系數(shù)1. （煙氣）橫向沖刷順列管束錯(cuò)列管束第12頁，共37頁。13第四節(jié) 放熱系數(shù)2. 縱向沖刷（蒸汽和管式空氣預(yù)熱器中的介質(zhì)）超臨界水和蒸汽的放熱系數(shù)公式10-39，10-40二、擴(kuò)張受熱面的對(duì)流放熱系數(shù)（用于省煤器）三、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的對(duì)流放熱系數(shù)定性尺寸：蓄熱板的當(dāng)量直徑（表10-7）；定性溫度：進(jìn)出口流體均溫。C取決于蓄熱板的型式。第13頁，共37頁。四、輻射放熱系數(shù)r1、輻射傳熱量qR 1）僅考慮一次輻射的換熱（即沒有多次吸收、反射） （式10-50） 2）考慮多次吸收、反射的實(shí)際輻射換熱量2、輻射放熱系數(shù) （式10-51

6、,52）第14頁，共37頁。15第四節(jié) 放熱系數(shù)四、輻射放熱系數(shù)煙氣和灰污壁面之間的熱交換qR，應(yīng)為多次吸收和反射的結(jié) 果。為簡化起見，僅考慮一次吸收的能量，但用加大壁面黑度的辦法來對(duì)多次吸收進(jìn)行補(bǔ)償。把壁面黑度取為實(shí)測灰污壁面黑度2與絕對(duì)黑體的黑度之間的平均值即，(2 +1)/20.9，這樣，煙氣輻射放熱系數(shù)（適合于含灰氣流）第15頁，共37頁。16第四節(jié) 放熱系數(shù)煙氣黑度介質(zhì)的吸收減弱系數(shù)輻射層有效厚度第16頁，共37頁。17第四節(jié) 放熱系數(shù)灰污表面溫度對(duì)墻式受熱面和對(duì)流過熱器對(duì)省煤器對(duì)于入口煙溫400的省煤器，取T60，當(dāng)400 時(shí)值可相應(yīng)減小，但不低于T 25。 第17頁，共37頁。1

7、8第五節(jié) 污染系數(shù)、熱有效系數(shù)、利用系數(shù)和鰭(肋)片效率在對(duì)流受熱面的傳熱計(jì)算中，用來表示受熱面的灰污程度有三種系數(shù)：一、污染系數(shù)二、熱有效系數(shù)三、利用系數(shù)四、鰭（肋）片效率（圖10-12）第18頁，共37頁。19污染系數(shù)定義適用于固體燃料錯(cuò)列布置管束，用經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算或查圖第19頁，共37頁。一、污染系數(shù)（灰污系數(shù)） ：灰層的熱阻。 （式10-19,60） 計(jì)算： （式10-6163） （1）與灰的粒徑成反比； （2）與煙氣流速成反比； （3）與縱向相對(duì)節(jié)距成正比； （4）與管徑成正比； （5）與積灰類型、是否吹灰有關(guān)。 （表10-3）第20頁，共37頁。二、熱有效系數(shù) ：有灰層的K與沒有灰層的

8、K0之比。 （式10-21）適用于燃用固體燃料的順列光管管束(表10-4)燃用液體、氣體燃料的所有光管管束計(jì)算： （表10-4） 影響因素：類同。第21頁，共37頁。22利用系數(shù)考慮氣流對(duì)受熱面橫向沖刷不完善（均勻性程度）的影響。對(duì)于大容量鍋爐，煙氣對(duì)過熱器、再熱器、省煤器都是橫向沖刷，均勻性較好，1.0（式10-30）。對(duì)于空預(yù)器，考慮氣流沖刷不完善以及受熱面灰污染、漏風(fēng)等因素綜合影響。查表10-5。第22頁，共37頁。三、利用系數(shù)： 受熱面積得到利用（受煙氣沖刷）的程度。 1、的應(yīng)用： （1）影響煙氣側(cè)放熱系數(shù)a1； （式10-30） （2）空氣預(yù)熱器： （式10-28,29） 包括了的影

9、響，并直接放在K中。 2、空氣預(yù)熱器中，對(duì)的附加影響因素 （1）管式空氣預(yù)熱器的中間管板數(shù)； （2）燃料含硫、進(jìn)口風(fēng)溫； （3）漏風(fēng)。四、鰭（肋）片效率第23頁，共37頁。24第六節(jié) 對(duì)流受熱面的面積、介質(zhì)流速、流通截面積和附加受熱面一、對(duì)流受熱面的面積 當(dāng)管式受熱面按平壁公式計(jì)算傳熱系數(shù)時(shí)，為減少誤差，應(yīng)按下述原則確定受熱面的面積H：當(dāng)壁面兩側(cè)的放熱系數(shù)相差懸殊時(shí)，取放熱系數(shù)較小一側(cè)的管子表面積作為計(jì)算受熱面積。 當(dāng)管子壁面兩側(cè)的放熱系數(shù)同屬一個(gè)數(shù)量級(jí)，相差不大時(shí)，則取相應(yīng)于管子平均直徑的面積作為計(jì)算受熱面積。 第24頁，共37頁。25第六節(jié) 對(duì)流受熱面的面積、介質(zhì)流速、流通截面積和附加受熱

10、面一、對(duì)流受熱面的面積 過熱器、再熱器和省煤器：H=管子外表面積管式空預(yù)器：H=煙氣側(cè)和空氣側(cè)的平均表面積再生式空預(yù)器：H=2蓄熱板面積附加受熱面：H=爐墻面積角系數(shù)（膜式壁角系數(shù)為1.0）第25頁，共37頁。26第六節(jié) 對(duì)流受熱面的面積、介質(zhì)流速、流通截面積和附加受熱面二、介質(zhì)流速和流通截面積介質(zhì)流速煙氣空氣蒸汽流通截面積管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)管外煙氣橫向沖刷煙道截面變化時(shí)取幾何平均第26頁，共37頁。三、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的 受熱面積、流通截面積和當(dāng)量直徑 1、轉(zhuǎn)子有效截面積Fa （式10-71） 2、受熱面積 （式10-72） 3、各分倉流通截面積 （式10-74） 受熱面占據(jù)的截面積 （式10-7

11、5） 4、當(dāng)量直徑 （式10-76）第27頁，共37頁。四、附加受熱面的計(jì)算（1）附加受熱面積超過5%的主受熱面： 附加受熱面單獨(dú)計(jì)算。計(jì)算時(shí)： 1） 傳熱溫差： a 與主受熱面并行布置： b 布置在主受熱面之后： 2）傳熱系數(shù)：同主受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； 3）允許的誤差： （主受熱面： ）（2）附加受熱面積不超過5%的主受熱面： 合并到主受熱面中計(jì)算。第28頁，共37頁。29對(duì)流傳熱計(jì)算的基本步驟一、對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算的基本步驟已知：受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)口煙氣溫度，進(jìn)口工質(zhì)溫度。求：出口的煙氣溫度，出口工質(zhì)溫度，以及受熱面的吸熱量。第29頁，共37頁。30對(duì)流傳熱計(jì)算的基本步驟由基本的結(jié)構(gòu)尺寸求計(jì)

12、算受熱面積H，煙氣的流通截面F， 工質(zhì)的流通截面f，有效輻射層厚度S。假定煙氣的出口溫度” ，求出口煙氣焓I” 。求出煙氣的對(duì)流放熱量Qcre，若吸收爐膛的輻射傳熱，則需 求出吸收爐膛的輻射熱Qr。由Qcre = Qcab，求出工質(zhì)的出口焓I” ，并查得溫度t” 。求平均傳熱溫壓t求煙氣流速wg、工質(zhì)流速w求煙氣側(cè)的對(duì)流放熱系數(shù)1求工質(zhì)側(cè)的對(duì)流放熱系數(shù)2第30頁，共37頁。31對(duì)流傳熱計(jì)算的基本步驟求煙氣黑度1求灰污壁溫T2求煙氣側(cè)輻射放熱系數(shù)r根據(jù)燃料種類、受熱面布置選取污染系數(shù)、熱有效系數(shù)、利用系數(shù)求傳熱系數(shù)K求對(duì)流傳熱量Qctr校核 則計(jì)算滿足要求,否則重新假設(shè)煙氣出口溫度（第2步）計(jì)算

13、。第31頁，共37頁。32對(duì)流傳熱計(jì)算的三個(gè)基本公式；空氣預(yù)熱器的放熱、吸熱公式和漏風(fēng)的影響；傳熱溫壓的計(jì)算及其條件;傳熱系數(shù)的定義和各主要受熱面計(jì)算時(shí)傳熱系數(shù)公式的具體形式;對(duì)流放熱系數(shù)和煙氣輻射放熱系數(shù)的計(jì)算；污染系數(shù)、熱有效系數(shù)和利用系數(shù)的意義和應(yīng)用;各種對(duì)流受熱面面積的計(jì)算；擴(kuò)展受熱面的傳熱計(jì)算及其特點(diǎn)。本章小結(jié)第32頁，共37頁。33對(duì)承壓受熱面，漏風(fēng)的焓取冷空氣焓 。管式空氣預(yù)熱器（漏風(fēng)焓按進(jìn)出口空氣平均溫度計(jì)算）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（分冷、熱段）采用煙氣擋板時(shí)平行煙道內(nèi)受熱面煙氣對(duì)流放熱量第33頁，共37頁。1、計(jì)算式 kJ/kg(燃料) （式10-2）2、說明（書p.178180） 1）煙氣總的放熱量： ？ ？ 2）空氣預(yù)熱器漏風(fēng)溫度：(tha+tca)/2 ； 3）只有份額為 g 的煙氣量流過該受熱面時(shí)： kJ/kg(燃料) （式10-3） 4）漏風(fēng)系數(shù) 增加后， 增加？ 減少？ 煙氣對(duì)流放熱量