最新循环流化床锅炉原理-第五章-传热分解PPT课件.ppt

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1、循环流化床锅炉原理-第五章-传热分解传热系统密相区传热稀相区传热传热机理模型传质传热系数的准确性，对于循环流化床锅炉的设计、制造和运行可靠性、安全性均起着举足轻重的作用。在锅炉设计中，传热系数决定着受热面的布置、数量及结构，如果传热系数选取不当，就难以达到稳定燃烧和最佳经济效益，甚至出现受热面损坏的现象。与传统流化床一样，在循环流化床中存在各种不同的传热过程：1)颗粒与气流之间的传热(床内颗粒与床内气流)；2)颗粒与颗粒之间的传热；3)整个气固多相流与受热表面(包括壁面与悬吊在床内的表面)之间的传热，4)气固多相流与入床气流之间的传热。2．气膜理论气膜理论认为，传热表面和流化床之间

2、的传热热阻主要来自一层流体气膜层。气膜厚度不仅取决于流体速度和性质，而且受固体颗粒湍流程度的影响，运动的固体颗粒冲刷这一膜层，减小了膜层热阻，因而使得传热表面和流化床之间的传热大大强于单相气体对流传热。循环流化床下部密相区与受热面间的传热机理3．颗粒团理论该理论认为，可以将流化床中的浮化相看成是由许多“颗粒团”组成的，传热热阻来自近受热面的颗粒团。颗粒团在气泡作用下，在换热壁面附近周期性地更替，流化床与壁面之间的传热速率依赖于这些颗粒团的加热速率及颗粒团同壁面的接触频率。传热系数与流化风速的关系曲线上出现最大的传热系数，是由于颗粒团在壁面上接触的频率增加和传热壁面上气泡数的增加同时

3、发生的缘故。后来又发展出连续介质假设模型，离散颗粒模型，交替层模型4．薄膜一乳化相理论靠近浸埋面的第一层是气膜，第二层是与壁面平行流动的乳化相。传热热阻包括气膜的阻力和乳化相的阻力。这类机理把运动的固体颗粒在传热中起的作用看成是主要的，同时亦考虑了通过壁面边界层的热传导。模型认为，流化床的传热性质可以同一个充分搅拌的液体的传热相比拟，这是由于颗粒与气体相比较时，热容较大的固体颗粒扰动使膜的减薄所增加的传热量是有限的，数量上仅占8％一12％。Wicke和Fening用类似方法处理了他们的实验结果。热量首先从壁面以传导方式经过一定厚度的气膜，然后此热量在另外乳化相边界层内被与壁面平行流

4、动的固体颗粒所吸收。在乳化相区域内，热流量的一部分变为固体颗粒的显热，其余部分通过固体颗较间的交换传到床层的中心部位。影响传热的各个因素气体物性的影响固体颗粒物理特性的影响流化风速的影响床温和壁温的影响固体颗粒浓度的影响颗粒循环率的影响床压的影响加翅片后的影响1．气体物性的影响（1）气体密度和比定压热容：由于压力对传热的影响主要是通过气体密度来起作用，而传热系数随着床层压力的增加而增加，故随着气体密度的增加将导致的增加。床层与受热面之间的传热系数与气体密度和比热容乘积呈指数规律变化（2）气体粘度：许多学者研究认为，传热系数随着气体粘度的增加而减小。（3）气体导热系数：在流化床传热中

5、，气体边界起着重要作用，因此气体的导热系数对有着相当大的影响。2固体颗粒物理特性的影响（1）固体颗粒尺寸的影响：不同粒径的颗粒床是由不同的传热机理在起控制作用的。对于小颗粒床，颗粒的冷却特征时间小于其在受热面上的停留时间，颗粒主要通过气膜与受热面进行热交换，这是一个非稳态过程，所以当流化速度增加时，颗粒在表面的停留时间缩短，使得传热系数迅速增加。对于大颗粒床，其临界流化速度较高，气体的对流换热作用加强，颗粒与受热面间的换热作用因气膜厚度加大而相对减弱，因此传热系数随不同流化速度的变化不如小颗粒床那么剧烈。(2)固体颗粒密度的影响：传热系数随着颗粒密度的增加而增加。颗粒密度对传热系数

6、的影响程度随着粒径的增大而减弱。(3)球形度及表面状态：球形和较光滑的颗粒，换热系数较高。(4)颗粒比定压热容的影响：换热系数随着比定压热容的增加而增加。(5)固体颗粒导热系数的影响：影响很小3．流化风速对传热的影响在循环流化床中，运行风速对传热过程的影响是比较复杂的，一般而言，风速增大时，一方面使气体对流传热增强，另一方面则由于颗粒浓度减小而使传热系数减小。在循环流化床中，对于固体浓度较大的床下部浓相区，颗粒以非稳态导热为主，传热系数随风速增大而减小；而对于颗粒浓度较小的稀相区，则气体对流将比较明显，因而传热系数可能随流化风速增大而增大。不过，由于在稀相区固体颗粒贴壁下滑，而气流

7、对流分量比固体分量要小得多，因此在固体颗粒浓度一定时，传热系数基本上不随流化风速变化。4．床温和壁温对传热系数的影响在循环流化床的密相区中，床与传热面之间的传热系数随着床温的升高而升高。传热系数随壁温的升高成直线规律变化，其变化斜率为0.44传热系数与壁温的关系床温对传热系数的影响5．固体颗粒浓度的影响循环流化床中传热系数受床内固体颗粒浓度的影响是十分强烈的，其值随固体颗粒浓度的增加而增加。7．颗粒循环流率的影响在一定气体流速下，传热系数随颗粒循环速率增大而增大，而当