加热炉课件：总复习

1、中国石油大学总复习注意事项答疑时间：周二下午2点4点答疑地点：三教2层答疑室留学生考试：考试为开卷，只允许带纸质材料，不准适用手机、平板等电子设备课程内容加热炉概述辐射的基本原理辐射换热燃料燃烧辐射室计算对流室计算炉内压降的计算以及烟囱的设计一、绪论加热炉的基本构造 辐射、对流室，烟囱，燃烧器加热炉的主要技术指标 辐射室对流室烟囱设计加热炉炉型分类 后面计算主要针对圆筒炉 各个炉型的特点余热回收系统二、辐射的基本原理基本概念：辐射能力E，辐射强度I，单色辐射能力E反射率、吸收率、透过率黑体、白体、镜体、透热体、灰体光谱、热辐射的基本特点基本定理：普朗克定律：研究单色辐射能力 维恩位移定律斯蒂芬

2、波尔斯曼定律：研究辐射能力 辐射能计算兰贝特定律：研究辐射强度 计算中的假设 克希霍夫定律：研究实际物体热辐射 注意使用条件 及物理意义三、实际固体热辐射基本概念：黑度、单色黑度、定向黑度吸收率、单色吸收率灰体基本内容：实际物体辐射能力的影响因素方向材料实际物体对辐射能吸收的选择性波长四、实际气体的热辐射气体辐射的两个特点选择性、在整个容积内进行不同种类的气体的辐射和吸收能力各不相同气体的辐射和吸收是气层厚度L、气体的温度T和分压p的函数 平均射线行程长度当量半球的半径CO2和H2O气的吸收率的特点五、辐射换热1角系数的定义、特点以及假设角系数的三个特性、以及角系数的求解五、辐射换热2两个黑体

3、之间的换热投入辐射、有效辐射、反射辐射两个实际固体之间的换热一物包一物无限接近的两个大平板多灰表面间的辐射换热气体与包壳间的辐射换热考虑对流和辐射共同传热热量平衡炉子环境炉子环境铝板一个物体或系统的热量收支相等时的状况。对于铝板：和炉门换热量=散热量热量平衡对于热电偶：辐射散热量=对流吸热量对于热电偶：辐射散热量=对流吸热量对于遮热罩：辐射吸热量+对流吸热量=辐射散热量气体气体热电偶热电偶书上例73是错的六、燃料燃烧计算燃料元素组成低发热值理论空气用量实际空气用量过剩空气系数 Ql = 81C + 246H + 26( S O ) 6W4.187 （kJ/kg） L0 = ( 0.0267C

4、+ 0.08H + 0.01S 0.01O ) / 0.23 = 0.116C + 0.348H + 0.0435( S O ) 六、燃料燃烧计算全炉热效率全炉热负荷烟道气流量正平衡反平衡mg = ( L + 1 + 0.5 ) B = B ( 1.5 + L0) Q = m eIV + ( 1 e )IL - Ii 热负荷实际空气用量 热效率（反平衡）燃料用量（正平衡）烟道气流量燃料燃烧计算思路： 理论空气用量过剩空气系数（设定或给定）六、燃料燃烧概念低发热值与高发热值理论空气用量与过剩空气系数过剩空气系数大小对炉子的影响影响过剩空气系数的因素全炉热平衡分析影响排烟温度的因素传热角度烟气露点

5、腐蚀六、燃料燃烧概念提高加热炉热效率的主要措施* 采用高效、大能量的燃烧器，提高燃烧质量；* 监控烟气中的氧和一氧化碳含量，降低过剩空气系数；* 增设空气预热器或余热锅炉，回收烟气余热；* 对流室采用钉头管或翅片管，设置自动吹灰器，强化对流室的传热过程，使之多吸收热量；* 采用低传热系数的耐火绝热材料，降低炉壁散热损失；* 加强堵漏，减少漏入炉膛的空气量。六、燃料燃烧概念雾化燃油烧嘴的基本分类油火嘴主要根据燃料油雾化方式分类。* 雾化剂（空气或蒸汽）雾化：蒸汽来源方便，雾化效果好，火焰形状稳定，但蒸汽耗量大。* 机械雾化：燃料在较高压力下通过喷嘴，以很高的速度经小孔喷出而雾化。* 联合雾化：上

6、述两种雾化方法联合使用。 六、燃料燃烧概念 按燃烧所用空气的供给方式可分为 引射式：空气靠瓦斯本身吸入。 混合式：空气靠鼓风机供给。 预混式 结构复杂，对燃料要求高，易发生回火。 外混式 瓦斯-空气未经预先混合，而是由燃烧器 的不同通道分别进入炉内，然后借助扩 散作用使两者在炉中边混合、边燃烧(即 扩散燃烧)。 半预混式 一部分空气靠引射器吸入预先混合 （一次空气），其余部分则靠外部大气供 给，与燃料边烧边混合（二次空气）。 气体火嘴混合的先后可分为按燃料气和空气六、燃料燃烧概念火嘴型式火 焰 特 征 主 要 优 点 主 要 缺 点预混式火嘴短而刚直强劲；强度大过剩空气系数小燃烧速度快结构复杂

7、对燃料要求高，易回火外混式火嘴长而飘，强度小对燃料适应性好，燃烧稳定，结构简单无回火问题。火焰强度小，燃烧慢过剩空气系数大半预混式火嘴内外两个 火焰介于二者之间，兼有前两种火嘴特性介于二者之间，兼有前两种火嘴缺点各种气体火嘴的性能比较：大型燃烧器的特点 采用了强制供风，供风不受大气变化的影响，不受烟气抽力限制，所以能量大； 空气在预燃室内呈强烈的湍流流动，与燃料充分混合后形成短焰或无焰燃烧，燃烧完全，所以效率高。 六、燃料燃烧概念七、辐射室计算计算辐射室传热速率方程冷平面面积管壁温度Acp =( n 1 ) S1 + d0 Lef nS1Lef 七、辐射室计算计算热平衡方程：作用是通过图解法联

8、立求烟气出辐射室温度以及考试不要求图解法计算七、辐射室计算计算思路冷平面面积有效辐射面积 Aef = Acp确定管排的有效辐射面积：烟气对管排的角系数遮蔽管角系数1Acp =( n 1 ) S1 + d0 Lef nS1Lef 管排：遮蔽管：根据对流室尺寸确定求解有效辐射面积以及管壁温度七、辐射室计算概念Lobo-Evans方法的假设辐射室中的传热过程冷平面，当量冷平面，总交换系数F，角系数的物理意义七、辐射室计算概念辐射管的表面热强度对炉子的影响影响表面热强度的因素管心距的基本取值遮蔽管的作用及特性八、对流室的传热计算传热温差对流管全表面积对流管的总排数对流管的表面热强度八、对流室的传热计算烟气平均温度： 管壁平均温度： 八、对流室的传热概念钉头管、翅片管的使用对流室内管排的排列方式对流室内的传热系数包括哪些？翅片效率、炉墙辐射系数自由流通面积等计算传热系数的系数的物理意义九、炉内压降及烟囱设计计算不涉及管内以及烟气压降的计算烟囱的直径烟囱的抽力会判断抽力是