第6章(完)锅炉本体的热力计算

1、6-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算6-2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算6-3 辐射放热系数辐射放热系数6-4 平均温差平均温差6-5 对流受热面传热计算方法提要对流受热面传热计算方法提要2022-6-12第第6章章 锅炉本体的热力计算锅炉本体的热力计算本章主要内容本章主要内容锅炉设计与制造w设计内容概述炉膛设计受热面布置设计与校核计算：热力、强度、水动力、烟风阻力计算说明书编写：热力、强度、水动力、烟风阻力图纸的设计与制造工艺编制w制造过程概述受压部件钢架吊挂炉墙其它等等6-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算内容w炉膛辐射换热：斯蒂芬-波尔兹曼定律（四次方定律）w对

2、流受热面w炉内辐射换热计算方法：相似理论+实验研究半经验公式w苏联：古尔维奇法（投射热和反射热）烟煤、贫煤电站锅炉w工业部：直接计算法层燃水管锅炉w概述炉膛传热计算的目的：确定炉膛辐射受热面的吸热量、炉膛出口烟气温度和炉膛热流密度的分布炉膛设计任务：选定了炉膛出口烟温时，确定需布置的辐射受热面积或布置好炉内受热面后，校核炉膛出口烟温是否合理计算方法：相似理论+实验研究半经验公式炉内烟气流速低，主要沿管壁纵向流动，对流传热弱，所占换热份额少，故对流传热量可忽略2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算6-1-1 炉膛传热的基本方程w传热方程 斯蒂芬-波尔兹曼定律（四次方

3、定律）2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算0443.6()furrravwalcalaHQTTB824044walfurkW5.67 10 W/(m K )kg/hxravcalQTKTKaB辐热热,绝对辐数炉内烟气（火焰）的平均温度,水冷壁表面温度,炉膛统 计算燃料耗量，射受面吸量黑体射常,系黑度6-1-1 炉膛传热的基本方程w炉内热量平衡方程 1kg 燃料带入炉膛的热量 2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算346fuinafo4100-()/100rqqqQQQQKJKgqfoainQQQ锅炉的输入热量用外部热源加热空气带入锅

4、炉的热量空气带入炉膛的热量furQ00ainfurfurafurl,a-+/QQaaaKJKg其中，（）IIfurfur00al,aaa 炉膛出口处过量空气系数炉膛漏风系数I ，I分别为理论空气量在锅炉入口处的焓和冷空气焓6-1-1 炉膛传热的基本方程其次，可通过烟气侧热平衡方程写出炉膛内热平衡方程 即燃料燃烧的热量只加热空气2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算-/rfurfurQQIKJKg （）1/furfurQkgKJKgIKJKg 燃料的炉膛内辐射受热面的吸热量，炉膛出口处的焓，保热系数avadiadiavadiadi-=VC-=VC-furfurrQI

5、Q（） 所以：（） adifuravadiadiVCgQ炉膛有效放热量在绝热条件下所具有的燃烧温度， 即理论燃烧温度，K在和温度区间内，没千克燃料燃烧所产生燃气 的平均热容量，KJ/（K） 6-1-2 炉膛几何特性w层燃炉炉膛容积 ：是指火床表面至炉膛烟窗之间的容积炉膛容积的周界：底部为火床表面；四周及顶部为水冷壁中心线所在的表面；出口截面为出口烟窗处第一排水管中心线的所在面v层燃炉膛周界面积炉膛周界面积=火床面积R+全部炉墙面积+出口烟床面积靠墙的水冷壁：双面曝光的水冷壁：炉膛周界总面积：炉膛的有效辐射层厚度2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算furVfurF

6、Fbl2Fbl2fu rFRFm3.6furfurVSFfurVw每片水冷壁的辐射受热面积H辐射受热面H与水冷壁面积F的关系式：式中： 水冷壁的角系数 能量投射份额落到管子背面的热量投射到管子的总热量因此,角系数2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算HFt=QxQ投落到管壁的一次热量投射到炉墙的总热量(1)tQxx Q 2(1)(2)rubettQQQxQxx QxxtrubeQQQ火焰向炉墙总的投射热量一次投射到管壁面上的热量投射到管子的总热量2/(2 -)rubetQQx xw沾污系数和热有效系数热有效系数热有效系数、沾污系数和辐射角系数目前，实验得到：引入水

7、冷壁管壁的沾污系数2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算受热面吸收的热量投射到受热面的热量rt=QQ受热面吸收的热量投射到受炉壁的热量trfrrrttttqqqq FQqqq FQ6-1-3 烟气厚度和炉膛系统黑度w烟气（火焰）黑度火焰黑度 k火焰辐射减弱系数，是火焰中各辐射介质的减弱系数的代数和，1/(m.MPa) 炉膛介质的压力，一般供热锅炉在常压下燃烧 S有效辐射层厚度 (1)层燃炉火焰辐射减弱系数的计算2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算g1kp sgep0.1pMPatripkkk22tripkCOH Ok三原子气体和的辐

8、射减弱系数固体颗粒如碳黑、焦炭粒子和灰粒的辐射减弱系数 (2)室燃炉火焰辐射减弱系数的计算w炉膛的系统黑度6-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算,(1)gLgdgmmbc,1trikkpsL gge（）火 焰 发 光 部 分 的 黑 度 ，,1trikpsd gge火焰中不发光部分的黑度，11 /(1 /1)fu rw a llg6-1-4 理论燃烧温度与炉膛传热计算w理论燃烧温度 越高，炉膛温度水平越高，利于改善燃烧和增强传热发热量高的燃料 也较高对一定的燃料而言，减少 ，提高送风温度也有利于提高实际炉膛内传热的存在，燃料不在绝热工况下燃烧 2022-6-126-16-1 炉膛传

9、热过程及计算炉膛传热过程及计算/furavadiQVCKJKg273furadiadiadiavQTKVC3fur3m /g0m /g)adiadiVKK在情况下每千克燃料燃烧后的烟气,N烟气从 到温度范围内的平均容积比热，KJ/(Nadiadifuradiw炉内温度分布和火焰平均有效温度炉内温度分布和火焰平均有效温度与燃烧及传热条件有关烟气的平均温度 ：w炉膛出口烟气温度炉膛热力计算时，炉膛出口温度 ()或 (K)的选择很重要，炉膛出口烟气温度是燃烧产物经过炉内换热后的结果。如果炉膛出口烟气温度过高，即炉内的辐射受热面布置的太少。反之，若炉膛出口烟气温度过低，即为炉内的辐射受热面布置得太多。

10、炉膛出口烟温的大小，决定着锅炉辐射受热面及对流受热面吸热量的比例关系2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算avTav273273avavavadiadiTTfurfurT w炉膛传热计算炉膛传热计算，采用火焰投射、热有效系数的计算体系 ；炉膛的传热计算是基于炉膛热量的平衡关系；炉量内均匀布置水冷壁的辐射换热量2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算4404403.6()()3.6()()irfuriavwalwalcalfurfuravwalcalQaFTTBaFRTTB w炉膛传热计算的步骤 炉膛传热按计算的目的，分为设计计算和校核计

11、算。 炉膛传热计算是在燃料燃烧计算和热平衡计算之后进行的，主要步骤有：（1）根据已有炉膛的结构尺寸，确定炉膛的结构特性（2）计算燃料在炉内的有效放热量 ，在选定炉子过量空气系数 和 的情况下，由焓温表求得理论燃烧温度（3）先假定一个炉膛出口温度 ，在焓温表中求得相应的I，从而可得烟气的平均热容量（4）计算火焰黑度 、炉膛黑度 和波尔茨曼准则（5）选取m值，计算或者查取炉膛出口温度 ，其结果应与烟气平均热容量假定温度基本相同，误差不超过100（6）计算辐射受热面平均热强度（P156 6-46）（7）计算炉膛容积热强度、炉排面积热强度2022-6-126-16-1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及

12、计算rQfurfurfuravVCgfur0Bfur6-2-1 对流受热面的基本方程式 对流受热面的传热计算，以1Kg燃料燃烧时，烟气的放热量或工质的吸热量为计算基础，由此得到对流受热面的传热和热平衡方程式w传热方程式 （6-59）2022-6-126-26-2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算,3.6/h tcalKH tQKJ KgB,22gt1.01.31h tQHK某一对流受热面中，每千克计算燃料产生的烟气 放给受热面的热量，KJ/K ；某一对流受热面的计算传热面积，m ；某一对流受热面中，由管外烟气至管内工质的传热 系数，W/（m ）；平均温差，；修正系数，过热器取，其他受热

13、面取 。w热平衡方程式受热面传热烟气侧放热：工质吸热6-26-2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算000kJ/kg;( )kJ/kg( )kJ/kg()kJ/kg2crjjfrKfgrjxrkykkkHKtQKtQqBHBQIIID iiQBQII 过热预热(器、省煤器)(空气器)22 oo2 kWmkW/(mC)CkW/mQHKtq 热数对热热热积总传热数烟热质间温热保系流受面吸量受面面，系，气与受介之的平均度，流密度，6-2-2 传热系数 （6-63）实际中h/h 无法确定实际中用（6-63a）2022-6-126-26-2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算2h121hh2

14、11kW /(mC)1111()()K热无 忽略管壁阻水垢0011KKKK数：烟热节运况关热数：积热关概念 灰污系与速、 受面距、行工有 有效系与灰程度和受面型式有 2022-6-126-26-2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算0.60 0.700.55 0.660.75 0.8过热钢对预热蒸汽器：管省煤器、流管束：管式空气器：1112121212/(1)11KKKK 热钢过热预热：铸铁汽化受面、管省煤器：蒸汽器：空气器省煤器 直接查取6-2-3 对流放热系数（实际的各种计算）（简介）2022-6-126-26-2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算对热数流放系110.650.

15、350.60.40.80.211320.00535/0.00605/0.00279/5.1 10(1)(1)dldfddscdscdlfyyC C CdCC CdCCda T过热、对烟热： 横冲顺横冲错纵冲辐换热蒸汽器流管束：管、尾部受面向刷列管束：向刷列管束：向刷：射：0/360027336002732733600273jkkkjyyyDfB VtFB VF烟水和蒸汽的流速：空气流速：气流速：流速计算辐射放热系数 ：在对流烟道管束中的有效辐射厚度为：2022-6-126-36-3 辐射放热系数辐射放热系数（对流换热中）（对流换热中）rrwalqtr2waltmrq、辐射热流密度，W/和管壁积灰表面温度，；烟气的温度，。12240.9d-1mdS SS（）12mdmSS、 管束的横向及纵向管距， ；管子外径， 。w单纯的顺流或逆流，可采用平均温差：w混合系统的平均温差：2022-6-1