09第九章 锅炉炉膛换热计算.ppt

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1、第九章锅炉炉膛换热计算目的：确定锅炉受热面与燃烧产物和工质参数间的关系；基础：燃料的燃烧计算和锅炉的热平衡计算；按受热面性质分为炉膛换热计算和炉膛出口后对流受热面的换热计算；按计算方法分为设计计算和校核计算。第九章锅炉炉膛换热计算第一节锅炉炉膛内传热的特点第二节炉膛辐射传热的基本方程和有效辐射热计算方法第三节炉内传热的相似理论计算方法第四节炉膛受热面的辐射特性第五节炉膛火焰黑度第六节火焰中心位置修正系数M第七节炉膛结构特征及其他参数第八节炉膛换热计算的修正方法第九节炉膛换热的其他计算方法1.锅炉炉膛内传热的特点烟气侧

2、：燃料与空气混合，着火、燃烧、产生高温烟气，与水冷壁进行热交换（辐射为主、对流为辅）工质侧：管内工质流动，吸收烟气放热量（以对流换热为主）在炉膛的出口将烟气冷却到合适的温度，（烟气进入密集对流管束，低于灰熔融温度，不结渣）2.炉膛换热计算的主要任务（1）设计计算：已知炉膛出口温度，求受热面（数量和布置等）（2）校核计算：已知炉膛内布置的受热面，求出炉膛出口烟气温度。炉膛出口截面上的平均烟气温度是计算的核心3.炉膛换热计算的主要困难炉膛结构复杂，火焰温度分布不均匀，火焰辐射特性不易确定（黑度），受热面污染对传热的影响程

3、度，极难定量估计。基于纯数学方法描述物理化学过程的炉膛换热计算方法尚未工程实用，采用依赖大量经验数据的计算方法。世界各锅炉制造商各种各样的计算方法，差别很大，基本思路：简化物理模型，依赖大量测试数据及总结的经验参数，辅助以先进数值计算，计算方法尚处于不断改进与完善中讲述我国推荐采用的工程计算方法。计算方法现状4.炉膛内复杂换热过程简化——我国现行工程计算方法将炉膛内燃烧与传热过程分开考虑炉膛内换热以辐射换热方式进行炉内温度看作均匀，火焰辐射按平均火焰温度计算，炉膛受热面及火焰面均按灰体处理。基本物理模型：复杂的炉膛换

4、热过程被简化为两个无限接近的灰体表面（具有不同的温度和黑度）间的辐射换热问题。双灰体模型火焰面具有：平均火焰温度，黑度，面积，炉膛辐射壁面具有：平均壁面温度，黑度，面积简化第九章锅炉炉膛换热计算第一节锅炉炉膛内传热的特点第二节炉膛辐射传热的基本方程和有效辐射热计算方法第三节炉内传热的相似理论计算方法第四节炉膛受热面的辐射特性第五节炉膛火焰黑度第六节火焰中心位置修正系数M第七节炉膛结构特征及其他参数第八节炉膛换热计算的修正方法第九节炉膛换热的其他计算方法炉膛传热的基本方程（1）高温烟气与辐射受热面间的辐射换热方程（

5、2）高温烟气在炉内放热的热平衡方程二者相等得到炉膛换热的基本方程:炉膛换热基本方程需再推导目的：将不易确定的参数（壁面温度，炉膛壁面黑度，火焰温度）替换为容易由实验和经验确定的参数。炉膛换热基本方程进一步推导引入水冷壁热有效系数（为简化左侧）火焰的有效辐射根据传热学原理火焰有效辐射表达为，水冷壁热有效系数也可以表述为：火焰与水冷壁间的辐射换热量为火焰与水冷壁的有效辐射热的差值，即，火焰的本身辐射为：定义炉膛黑度:由上式得：于是：带入上式并整理得换热基本方程变化为根据以上结果，炉膛内辐射换热量可表达为引入炉膛黑度避免了

6、确定与的困难。第九章锅炉炉膛换热计算第一节锅炉炉膛内传热的特点第二节炉膛辐射传热的基本方程和有效辐射热计算方法第三节炉内传热的相似理论计算方法第四节炉膛受热面的辐射特性第五节炉膛火焰黑度第六节火焰中心位置修正系数M第七节炉膛结构特征及其他参数第八节炉膛换热计算的修正方法第九节炉膛换热的其他计算方法我国常用的炉膛换热计算方法基于炉膛基本换热方程加上对火焰平均温度近似表述，应用相似理论得到炉膛换热计算的半经验关联式1.火焰平均温度的处理火焰平均温度在理论燃烧温度与炉膛出口烟温之间，与燃烧和传热过程有关由试验和经验数据总结

7、得到：引入无量纲量：于是：2.炉膛换热基本方程的演化代入基本方程，得到玻耳兹曼特征数决定炉膛出口无量纲烟温的特征数3.炉膛出口无量纲烟温传热特征数方程（实验数据整理得）—与燃料性质、燃烧方式、燃烧器布置的相对高度、炉内火焰温度平均值与绝热温度的关系等有关4.炉膛出口烟气温度计算式是一隐函数，需要迭代计算先假设一个炉膛出口烟温，计算比热容和火焰黑度值，然后应用上式计算一个炉膛出口烟温，校核。误差为温度的10%以内，是由于比热容和火焰黑度值变化很小需要计算水冷壁的面积时以下各节的目的和内容是确定计算式中的各参数的计算方法

8、。详细均见锅炉热力计算标准（原苏联73）规定。适用于400T/H以下锅炉容量。第九章锅炉炉膛换热计算第一节锅炉炉膛内传热的特点第二节炉膛辐射传热的基本方程和有效辐射热计算方法第三节炉内传热的相似理论计算方法第四节炉膛受热面的辐射特性第五节炉膛火焰黑度第六节火焰中心位置修正系数M第七节炉膛结构特征及其他参数第八节炉膛换热计算的修正方法第九节炉膛换