锅炉生产知识10

第十章对流受热面换热计算第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点炉膛以外的、对流换热为主的对流过热器、再热器、省煤器、空气预热器等，也包括辐射份额较大的屏式受热面。第一节概述辐射传热所占份额不同，为简化，均将辐射部分折算到对流传热，不同受热面有各自不同的计算方法。对流受热面传热计算方法与传热学的相关内容大同小异，只是在必要之处附加了与工程实际有关的修正系数。校核计算特点和目的校核计算的目的是：计算得到出口烟气温度和出口（或进口）工质温度；迭代计算的特点明显；不仅体现在每组受热面的计算，还用在过热器系统和整台锅炉。烟温？工质温度？烟温√工质温度√Hk计算时，已知：受热面，进口烟气温度和进口（或出口）工质温度；第一节概述第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点利用三个基本方程对流传热方程烟气侧热平衡方程工质侧的热平衡方程，分别从传热和热平衡的角度来表达对流受热面的对流传热量。（热平衡方程实际为一个）以1kg燃料为基准(kJ/kg或kJ/m3)第二节对流受热面换热计算的基本方程1．对流受热面的传热方程jjdBtHKQ)(0'lkdIIIQfjdQBiiDQ)('kgkJBiiDQjd/)('kgkJIIQkykykykyd/))(2('00烟温？工质温度？烟温√工质温度√Hk第二节对流受热面换热计算基本方程2．烟气侧热平衡方程3．工质侧热平衡方程（与受热面有关）迭代计算的原因两种介质均各已知一个温度，两种介质均有一个温度未知，只有一个热平衡方程，无法求解必须采用先假定后校核的迭代计算方法烟温？工质温度？烟温√工质温度√Hk第二节对流受热面换热计算基本方程迭代计算过程先假定其中一种介质的终温，按热平衡方程式求出受热面的吸热量并计算出另一种介质的终温，计算传热系数和温压，按传热方程式计算受热面的吸热量，传热方程计算的热量应该等于热平衡方程计算的烟气放热量或工质吸收的热量否则重新假定终温后再行计算，直至热量之差不超过2%烟温？工质温度？烟温√工质温度√Hk第二节对流受热面换热计算基本方程第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点第三节受热面传热系数的计算方法一、传热系数计算的一般表达式21111sgsgbbhhhK1111hhh引入灰污系数21111K第三节受热面传热系数的计算方法一、传热系数计算的一般表达式fd1引入热有效系数0KK21111K烟气侧对流放热系数二、不同受热面的传热系数实用表达式（例）1．对流式过热器和再热器受热面当燃用固体燃料、管束为错列布置时，21111K21111K第三节受热面传热系数的计算方法当燃用固体燃料、管束为顺列布置2．省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以及超临界压力锅炉的受热面工质对管内壁的传热系数很大111K1K第三节受热面传热系数的计算方法当燃用固体燃料、管束为错列布置燃用固体燃料、管束为顺列布置3．屏式过热器（半辐射式屏式过热器）受热面)1)(1(1121dfQQK第三节受热面传热系数的计算方法4．对管式空气预热器1121K第三节受热面传热系数的计算方法5．回转式空气预热器2111kyxxCK第三节受热面传热系数的计算方法三、对流放热系数传热学的知识，稳态强制对流换热的准则数方程为mnPrReCNu第三节受热面传热系数的计算方法计算举例（详查标准）1．气流横向冲刷光滑管束的对流放热系数1)顺列管束64.0Re177.0zCNu第三节受热面传热系数的计算方法或64.0)(177.0wddCzd2)错列管束气流横向冲刷束时，表面传热系数的特征数方程为第三节受热面传热系数的计算方法33.06.0PrReszCCNu或33.06.0Pr)(wddCCszd2．流体纵向冲刷光滑管束的对流放热系数工质及管式空气预热器中管内流动的烟气或空气:4080..PrRecNu14.08.0Pr)(023.0ccWddtdldld第三节受热面传热系数的计算方法3．回转式空气预热器烟气与空气侧对流放热系数40830030..dlPrRed.第三节受热面传热系数的计算方法四、燃烧产物的辐射传热系数对流放热量与温差的一次方成正比，辐射换热与烟气温度四次方和管壁温度四次方之差值成比例。燃烧产物的辐射传热系数，把辐射换热量计算在总的对流换热之中fd1第三节受热面传热系数的计算方法燃烧产物的辐射传热系数计算式第三节受热面传热系数的计算方法TTTTTaaababhgbf1121107.5438含灰气流不含灰气流TTTTTaagbgbqgbf1121107.56.338第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点一、灰污系数第四节对流受热面的污染对换热的影响灰污系数是考虑燃用固体燃料时，横向冲刷错列布置光管管束灰垢的影响01hdcc二、受热面的热有效系数第四节对流受热面的污染对换热的影响当锅炉燃用固体燃料时，顺列布置的管束以及燃用液体和气体燃料的各种布置的管束采用热有效系数来表示灰垢对传热的影响。对于顺列布置的对流过热器、凝渣管、再热器及直流锅炉的过渡区等受热面，燃用贫煤和无烟煤时，=0.6；燃用烟煤、褐煤和洗中煤时，=0.65；燃用油页岩时，=0.6。三、受热面的利用系数第四节对流受热面的污染对换热的影响空气预热器采用利用系数综合表示灰垢和烟气冲刷不均匀的影响燃料管式空气预热器板式空气预热器铸铁肋片式空气预热器除下列燃料外其他燃料0.750.850.80重油0.650.750.70天然气、木材0.700.800.70三、受热面的利用系数第四节对流受热面的污染对换热的影响另外，由于屏式受热面都布置在炉膛顶部烟气进入水平烟道的转弯处，烟气流速易出现不均匀现象，因此，屏式过热器在计算烟气侧放热系数时，也采用利用系数来考虑烟气对屏的冲刷不均匀对传热过程的影响。当平均烟气流速大于4m/s时，取=0.85，随烟气流速的降低，不均匀性相对增加,值减小。四、受热面表面灰污层温度第四节对流受热面的污染对换热的影响辐射受热面管壁外表面的温度亦即沉积在管子外部灰渣层的平均温度HQBttjhg)1(2对进口烟温小于400℃的省煤器25tthg对进口烟温大于400℃的单级省煤器或双级布置省煤器的上级省煤器，或直流锅炉的过渡区，燃烧固体燃料或液体燃料时100tthg第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点第四节传热温压t的计算温压：参与热交换的两种介质在整个受热面中的平均温差。温压的大小与两种介质在受热面内的温度变化、流动方向有关常见的流动方式有：顺流、逆流、串联混合流、平行混合流和交叉混合流一、顺流和逆流t“θ“θ“θ“θ“θ‘θ‘θ‘θ‘t“顺流蒸发受热面t‘t‘t‘t“t“t‘逆流逆流第四节传热温压t的计算顺流的平均温压xdxdsltttttttttlnln第四节传热温压t的计算逆流的平均温压tttttnlln第四节传热温压t的计算二、串联混合流系统nlchtt第四节传热温压t的计算三、并联混合流系统nlbhtt第四节传热温压t的计算四、交叉流系统第四节传热温压t的计算nljctt第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点第六节对流换热面积和流速的计算一般原则壁面两侧放热系数相差很大，放热系数小侧的湿润面积为传热面积放热系数相近，管子内外表面积的算术平均值作为传热面积。一、对流换热面积1．过热器、再热器、省煤器和锅炉凝渣管束等受热面，换热面积以管子烟气侧表面积计算。)(22mFxHpp第六节对流换热面积和流速的计算2．管式空气预热器换热面积以管内外表面积的平均值计算。3．回转式空气预热器的换热面积按蓄热板两侧面积之和计算。4．屏式过热器的换热面积屏式过热器是一半辐射式受热面，传热面积按平壁表面积计算：二、对流受热面流体流速计算对流放热系数需介质的流速（介质的平均体积流量和介质流通截面积），温度不断变化，体积流量也随之变化，因此，流体的流速不恒定。流体流速是指在定性温度下、规定的流通截面上的平均流速。定性温度一般取为流体进出口截面上的温度的算术平均值。第六节对流换热面积和流速的计算1．介质平均体积流量烟气的平均体积流量273)273(rjyVBV273)273(0tVBVjkyk第六节对流换热面积和流速的计算DvVs空气的平均体积流量水和水蒸气的平均体积流量2．介质的平均流通截面积1）计算原则有效流通截面积系指烟道横断面的内侧总面积与管束所占面积的差值。ldzabF142ndzF第六节对流换热面积和流速的计算42dzabF2）介质横向冲刷光管的流通截面3）介质纵向冲刷光管的流通截面积第十章对流受热面换热计算第一节概述第二节对流受热面换热计算的基本方程第三节受热面传热系数的计算方法第四节对流受热面的污染对换热的影响第五节传热温压的计算第六节对流换热面积和流速的计算第七节主要对流受热面的计算特点第七节主要对流受热面的计算特点一般对流受热面的校核计算流程否是已知结构和热力计算基础数据已知受热面进口烟温和进口（或出口）工质温度假设出口烟气温度、或出口（或进口）工质温度利用热平衡方程计算未知的烟温或工质温度及对流换热量计算平均传热温压及传热系数利用传热方程计算对流传热量校核对流传热量差值满足要求？该受热面计算结束迭代计算过程先假定其中一种介质的终温，按热平衡方程式求出受热面的吸热量并计算出另一种介质的终温，计算传热系数和温压，按传热方程式计算受热面的吸热量，传热方程计算的热量应该等于热平衡方程计算的烟气放热量或工质吸收的热量否则重新假定终温后再行计算，直至热量之差不超过2%第七节主要对流受热面的计算特点喷水减温器热量平衡相关计算热量平衡：第七节主要对流受热面的计算特点喷水减温器过热器过热器,qqiDjwiD,',qhiD'qqjwiiijwqjwsqiDiiD)('减温水量计算jwsqjwqqhiiiDDDD'第七节主要对流受热面的计算特点不同的受热面的计算有不同特点和方法；均具有迭代特点；作业：一段省煤器的校核计算：已知：受热面结构，逆流，进口烟气温度，进口工质温度（锅炉给水温度）求：出口烟气温度和出口水温。1．整台锅炉的迭代计算不仅烟气的中间温度和工质温度是未知数，且锅炉的排烟温度、热空气温度、甚至蒸汽的过热温度都是未知数，计算时须预先假定，然后用逐次逼近法完成。2．各段受热面的迭代计算3．过热器系统