管式加热炉第六节对流室的传热计算

1、第6节对流室的传热计算6.1 概述6.2 对流室的计算16.1 概述6.1.1 对流室的作用及特点6.1.2 对流室的主要计算内容26.1.1 对流室的作用及特点作用：降低排出烟气的温度； 减少加热炉因为烟气排空而带来的热损失； 提高加热炉的热效率 特点：以对流传热为主； 烟气除与炉管进行对流传热外，其辐射传热也占据很大份额； 对流室的炉墙参与辐射换热过程36.1.2 对流室的主要计算内容 目的：确定对流室的传热面积Act； 确定对流室炉管表面平均热强度qc方法：与在第五章传热中的计算方法类似； 但既考虑对流传热，又要考虑辐射传热； 计算过程更为复杂 46.2 对流室的计算6.2.1 对流室的

2、可选尺寸6.2.2 对流室尺寸的确定6.2.3 对流室传热面积Act的确定6.2.4 过热蒸汽管的计算 56.2.1 对流室的可选尺寸 燃料中含重金属较少时：一般采用钉头管或翅片管，以增加换热面积强化传热； 采用较劣质燃料时：采用光管，因其生成的灰比较多；采用钉头管、翅片管，污垢热阻会由于灰尘迅速集结而急剧增加； 炉管的型式： 注：无论采用哪种管子型式，在对流室中都应安装吹灰装置，以减小污垢热阻。66.2.1 对流室的可选尺寸 对流室炉管排列方式与换热器中一样，有正三角形排列和正方形旋转45o排列，一般采用正三角形排列。炉管的排列方式： 76.2.1 对流室的可选尺寸光管：管间距S1=（1.5

3、2）dc，对流室最小截面处烟气的质量流速Mg=1.52kg/(m2S)； 钉头管：管间距S1=（22.4）dc，质量流速Mg=24kg/(m2S)。 一般情况下，多采用S1=2dc。管间距： 86.2.1 对流室的可选尺寸对流室管径尺寸同辐射室，尺寸范围为60152mm，多采用60150mm。在对流室为水平放置的圆筒炉内，对流室通常选用与辐射管相同的直径及相同的管程数。管径： 96.2.2 对流室尺寸的确定对流室宽度S： 式中：dc对流管的外径； nW每排对流管根数； S1管心距； 3dc相当于最外侧的对流炉管与对流室炉墙之间的距离。 106.2.2 对流室尺寸的确定长度L： 式中：mg 烟气

4、的质量流量，kg/h； af 每根光管或钉头管所占的流通截面积，m2； nW 每排对流管的根数； Lc 对流管有效长度，m。烟气的质量流速 ：对流管有效长度： 116.2.2 对流室尺寸的确定对流室的高度HC： HC由对流室炉管的排数（传热面积）而定：其中： 126.2.3 对流室传热面积Act的确定 计算思路和换热器传热面积的计算思路一样。设对流室热负荷为Qc，对数平均温差为tm，总传热系数为Kc，则有：136.2.3 对流室传热面积Act的确定 对流室的热负荷： 说明：对流室的热负荷等于加热炉的总热负荷Q减去辐射室热负荷QR ；遮蔽管包括在辐射室中；对流室中敷设有过热蒸汽管，这部分蒸汽所吸

5、收的热量，应记在对流室的热负荷中。 146.2.3 对流室传热面积Act的确定 2.对数平均温差tm： 为确保对流传热，烟气出对流室的温度1与管内介质入炉的温度1要保持适当的温差，并据此来确定烟气出对流室的温度（推荐温差为100150）。 156.2.3 对流室传热面积Act的确定 3.总传热系数的Kc的计算： 管内介质的对流传热系数i： 单相流，管内，受迫运动，西德尔泰特准数式：16说明：a.、t管内介质在平均温度和管壁温度下的粘度，Pas； b.使用条件：Re104，0.7Pr60，特别适用于粘性流体。对于空气，应用0.023代替0.027； c.若关键性热阻在气膜，可选经验数据，如：当管

6、内为原油时：i=1163W/(m2K)；裂化原料：i=930W/(m2K)；重油：i=698W/(m2K)； d.加热炉炉管内的结垢热阻Ri可查附录，故包括Ri在内的管内对流传热膜系数为：176.2.3 对流室传热面积Act的确定 3.总传热系数的Kc的计算： 管外综合传热系数o: 炉墙的辐射系数owo烟气的对流传热膜系数oc烟气的辐射系数or18A烟气的对流传热膜系数oc： a努塞尔（Nusselt）准数方程式： 式中：a与管束的排列形式有关的系数， 正三角形排列时，a=0.33；正方形排列时，a=0.26； Gg 烟气在最小截面处的质量流速，kg/(m2s)； dc 对流管的外径，m。应用

7、条件：烟气的雷诺数Reg30000 19A烟气的对流传热膜系数oc： b. 蒙拉特（Monrad）准数方程式： 钉头管和翅片管： 光管：20A烟气的对流传热膜系数oc： c布里吉什（Briggs）准数方程式： 式中：S翅片与翅片的间隙，m；X翅片高度，m。环形（横向）翅片管 ，正三角形排列的管束： 21B烟气的辐射系数or： 式中：t管壁的黑度，t=0.9；g气体的黑度；g 气体的吸收率；Tg，Tt分别为气体和管壁的温度，K。22C炉墙的辐射系数ow： 式中：Tt管壁平均温度，K； t、w分别为管壁和炉墙的黑度。 23综上所述，管外综合传热系数 ：管外的结垢热阻： 烧气体燃料或带有吹灰装置的烧液体燃料的炉子 ：不大于0.0043m2K/W 没有吹灰装置的采用液体燃料的加热炉：一般取为0.0086 m2K/W 故包括Ro在内的管外综合传热系数为： 246.2.3 对流室传热面积Act的确定 3.总传热系数的Kc的计算： 对流室的总传热系数Kc： 忽略金属壁热阻：256.2.3 对流室传热面积Act的确定 对流管的表面积、总排数及表面热强度： 表面积： 总排数： 表面热强度： 266.2.4 过热蒸汽管的计算 作用：提高加热炉的热效率 排列：需根据温差合理安排，尽量将其放置在烟气温度不超过450之处，这