管式加热炉 第六节 对流室的传热计算

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1、第6节对流室的传热计算6.1概述6.2对流室的计算6.1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6.1.1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：①以对流传热为主；②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；③对流室的炉墙参与辐射换热过程6.1.2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

2、杂6.2对流室的计算6.2.1对流室的可选尺寸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6.2.1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；⒈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。6.2.1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

3、采用正三角形排列。⒉炉管的排列方式：6.2.1对流室的可选尺寸光管：管间距S1=（1.5～2）dc，对流室最小截面处烟气的质量流速Mg=1.5～2kg/(m2·S)；钉头管：管间距S1=（2～2.4）dc，质量流速Mg=2～4kg/(m2·S)。一般情况下，多采用S1=2dc。⒊管间距：6.2.1对流室的可选尺寸对流室管径尺寸同辐射室，尺寸范围为60～152mm，多采用60～150mm。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。⒋管径：6.2.2对流室尺寸的确定⒈对流室宽度S：式中

4、：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。6.2.2对流室尺寸的确定⒉长度L：式中：mg－烟气的质量流量，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：6.2.2对流室尺寸的确定⒊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：6.2.3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Δt

5、m，总传热系数为Kc，则有：6.2.3对流室传热面积Act的确定⒈对流室的热负荷：说明：①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；②遮蔽管包括在辐射室中；③对流室中敷设有过热蒸汽管，这部分蒸汽所吸收的热量，应记在对流室的热负荷中。6.2.3对流室传热面积Act的确定2.对数平均温差Δtm：为确保对流传热，烟气出对流室的温度τ1’与管内介质入炉的温度τ1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100～150℃）。6.2.3对流室传热面积Act的确定3.总传热系数的Kc的计算：①管内

6、介质的对流传热系数αi：单相流，管内，受迫运动，西德尔－泰特准数式：说明：a.μ、μt－管内介质在平均温度和管壁温度下的粘度，Pa·s；b.使用条件：Re>104，0.760，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：当管内为原油时：αi=1163W/(m2·K)；裂化原料：αi=930W/(m2·K)；重油：αi=698W/(m2·K)；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：6.2.3对

7、流室传热面积Act的确定3.总传热系数的Kc的计算：②管外综合传热系数αo:炉墙的辐射系数αowαo烟气的对流传热膜系数αoc烟气的辐射系数αorA．烟气的对流传热膜系数αoc：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/(m2·s)；dc－对流管的外径，m。应用条件：烟气的雷诺数Reg>30000A．烟气的对流传热膜系数αoc：b.蒙拉特（Monrad）准数方程式：钉头管和翅片管：光管

8、：A．烟气的对流传热膜系数αoc：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：B．烟气的辐射系数αor：式中：εt－管壁的黑度，εt=0.9；εg－气体的黑度；αg－气体的吸收率；Tg，Tt－分别为气体和管壁的温度，K。C．炉墙的辐射系数αow：式中：Tt－管