6-第六章-锅炉本体热力计算汇总优秀PPT.ppt

《6-第六章-锅炉本体热力计算汇总优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6-第六章-锅炉本体热力计算汇总优秀PPT.ppt（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1 1第六章第六章 锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算6.1炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算6.2对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算6.3对流放热系数对流放热系数6.4辐射辐射放热系数放热系数返返 回回 6.5平均温差平均温差 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2 26.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 第六章炉膛传热过程具有如下特点炉膛传热过程具有如下特点炉膛内的传热过程是与燃料的燃烧过程同时进行的

2、。炉膛内的传热过程是与燃料的燃烧过程同时进行的。炉膛传热以辐射为主、对流所占比例很小。炉膛传热以辐射为主、对流所占比例很小。火焰与烟气的温度在其行程上变更很大。火焰与烟气的温度在其行程上变更很大。燃用不同燃料，火焰的辐射特性不同。燃用不同燃料，火焰的辐射特性不同。辐射受热面通常被灰污所包覆。辐射受热面通常被灰污所包覆。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3 3 6.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 炉膛传热计算的任务在于：炉膛传热计算的任务在于：确定炉膛辐射受热面的吸热量和炉膛出口烟气温度。确定炉膛辐射受热面的吸

3、热量和炉膛出口烟气温度。为了应用传热学的基本原理计算炉内传热，特做如为了应用传热学的基本原理计算炉内传热，特做如下假定：下假定：把传热过程和燃烧过程分开，在必需计及燃烧工况影把传热过程和燃烧过程分开，在必需计及燃烧工况影响时，则引入阅历系数来考虑。响时，则引入阅历系数来考虑。对流传热所占份额不大（对流传热所占份额不大（5左右），计算时可忽视。左右），计算时可忽视。火焰辐射传热量按某一平均温度来计算。火焰辐射传热量按某一平均温度来计算。不同的燃料接受不同的火焰黑度。不同的燃料接受不同的火焰黑度。接受灰污系数修正。接受灰污系数修正。一、炉膛传热基本方程式一、炉膛传热基本方程式炉膛的传热计算事实上是

4、计算火焰与水冷壁间的辐炉膛的传热计算事实上是计算火焰与水冷壁间的辐射换热量，据斯一波公式有：射换热量，据斯一波公式有：(kw)第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 4 46.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 另一方面，可从烟气侧列出热平衡方程式：(kw)二、有效辐射受热面二、有效辐射受热面由于水冷管壁一般都是靠墙布置，只有曝光的一面受到火焰的辐射，而其背面只受到炉墙的反射辐射（炉壁假定为绝热面），所以不能完全利用。因此水冷壁辐射受热面积并不等于管子的外表面积。第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt

5、,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 5 56.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 设火焰向炉墙总的辐射热量为 。第一次投落在管子壁面上的热量为 则热量投射的份额为：只与表面形态，两物体间几何位置相关，与温度无关的系数。漏过到炉墙的热量为：第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 6 66.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 经炉墙反射至水冷壁管的热量 经两次辐射至管子的热量为：有：有效角系数炉膛辐射受热面积Hf在锅炉实行运行时，由于水冷壁被灰污包敷，使管壁积灰层表面温度上升

6、，以致不能忽视管壁本身的辐射，也就导致水冷壁受热面吸热量的削减，为考虑积灰的影响我们引入水冷壁管的粘污系数。第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 7 76.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 综合考虑 和 的影响，引入热有效系数 举例说明灰污对传热的影响：管内工质温度为400 C左右若管壁为干净，则管壁外表面温度等于工质温度若管壁上积灰垢厚0.5mm，0.1w/m2 C，此时管外壁灰表面温度为9001000C，因此管壁本身辐射就不能忽视；三、火焰黑度（）在火焰黑度计算时有：假定第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅

7、炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 8 86.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算1)火焰视为灰体，即 2)计算中所涉及到的温度和烟气成分以炉膛出口截面处为准。3)在炉膛中，沿火焰行程,随着温度场的变更，火焰中具有辐射实力的成分如赤热焦炭粒，RO2和碳黑粒子等也是变动的，并且随燃料种类，燃烧方式，燃烧工况的不同而不同，因此，炉膛沿火焰行程各处 是不同的第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 9 96.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算例如：在燃用重油时，碳黑

8、粒子 RO2火焰尾部黑度的变更是猛烈的，这是由于引起火焰发光的碳黑颗粒完全燃尽，到火焰末端仅仅是三厚子气体的辐射所致。而燃煤炉（焦炭、灰粒、RO2）的 变更则较平缓。据传热学定义：K：火焰辐射减弱系数 1/mmPap：炉膛压力，供热锅炉P=0.1MPa（常压燃烧）S：有效辐射层厚度：燃用气体或液体燃料时：(主要辐射介子RO2，炭黑粒子）这时 是由发光部分黑度 和不发光部分黑度 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 10106.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 第六章 m：发光部分在火焰中所占份额 m气体燃料液体燃料

9、4000.10.5512000.611200 400用插值法求取 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 11116.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 三原子气体辐射减弱系数 炭黑粒子辐射减弱系数2.燃用固体燃料时（辐射介质RO2,焦炭粒子、灰粒）灰粒辐射减弱系数 第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 12126.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算 第六章四、炉膛有效放热量与理论燃烧温度四、炉膛有效放热量与理论燃烧温度对每对每kgk

10、g完全燃烧的燃料完全燃烧的燃料 ：空气进入炉膛所代入的热量：空气进入炉膛所代入的热量 有有ky:ky:无无ky:ky:炉炉膛膛理理论论燃燃烧烧温温度度（）;是是假假定定在在绝绝热热状状况况下下将将 作为烟气的理论焓而得的烟气理论温度。作为烟气的理论焓而得的烟气理论温度。它它是是假假定定的的温温度度，由由于于炉炉膛膛内内有有吸吸热热，因因此此炉炉温温始始终是不能达到终是不能达到 ，但它能定性反映真实炉温凹凸。，但它能定性反映真实炉温凹凸。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 13136.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计

11、算五、炉膛黑度五、炉膛黑度假定水冷壁分布匀整，并以整个炉膛看作为一个整体，火焰假定水冷壁分布匀整，并以整个炉膛看作为一个整体，火焰和炉膛是物性匀整的灰体，炉墙又为绝热：和炉膛是物性匀整的灰体，炉墙又为绝热：第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 14146.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 15156.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过程及计算六、炉膛出口烟气温度六、炉膛出口烟气温度在在设设计计锅

12、锅炉炉时时，炉炉膛膛出出口口烟烟温温的的选选择择是是一一个个重重要要问问题题，一一般是指炉膛出口处，进入对流管束前的温度。般是指炉膛出口处，进入对流管束前的温度。的选择应依据以下两个要求进行的选择应依据以下两个要求进行(1).防止对流受热面结渣（针对固体燃料）防止对流受热面结渣（针对固体燃料）燃燃用用固固体体燃燃炉炉时时，若若 取取得得过过高高，烟烟气气中中的的灰灰处处于于熔熔化化状状态态，遇遇到到受受热热面面管管子子就就粘粘结结在在管管子子上上，使使管管壁壁灰灰垢垢层层温温度度上上升升，结结渣渣就就严严峻峻，最最终终逐逐步步将将烟烟道道，从从而而影影响响锅锅炉炉的的正正常工作。常工作。一般状

13、况下取一般状况下取 不大于不大于1005-1100C(2).技术经济条件；（针对液体和气体燃料）技术经济条件；（针对液体和气体燃料）这这是是因因为为 的的凹凹凸凸确确定定了了锅锅炉炉中中辐辐射射受受热热面面及及对对流流受受热热面面之间的热吸量比例。之间的热吸量比例。因此因此 的选择与的选择与Qf和和Qd比例有关比例有关一般对燃油、气燃料，一般对燃油、气燃料，1200-1400 C燃油选用下限，燃气选用上限。燃油选用下限，燃气选用上限。第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 16166.1 6.1 炉膛传热过程及计算炉膛传热过

14、程及计算七、炉膛传热计算步骤七、炉膛传热计算步骤炉膛传热计算可分为：炉膛传热计算可分为：校核计算：已知校核计算：已知 ，校核，校核 ；设计计算：已知设计计算：已知 ，计算，计算 ；校核计算步骤：校核计算步骤：依据已知的炉膛结构尺寸图，计算依据已知的炉膛结构尺寸图，计算 、S和水冷壁结构特性和水冷壁结构特性计算计算 ，选定，选定 和和 ，并计算，并计算 （由焓温表示）（由焓温表示）先假定先假定 ，求得，求得 （烟气平均热容量）（烟气平均热容量）计算计算 和和 计算计算 ，并同前假定的，并同前假定的 相比较：相比较：若误差若误差100C则应重新假定，直到两者误差则应重新假定，直到两者误差100C6

15、.计算计算 （辐射散热面平均强度）（辐射散热面平均强度）第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 17176.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算一、对流受热面传热计算的基本公式一、对流受热面传热计算的基本公式1.热平衡方程式：1)烟气侧：(kJ/kg)2)工质侧：(kJ/kg)空气预热器工质侧：(kJ/kg)2.传热方程式：(kJ/kg)二、对流传热系数二、对流传热系数K的计算的计算影响因素：烟气、积灰、管壁、结垢和工质，包括对流、辐射和传导三种基本传热方式。第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,

16、05/2003 Page ppt,05/2003 Page 18186.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算式中：与 难以测定，在计算中一般以 、来考虑灰污对管壁传热的影响。1.灰污系数灰污系数 表示灰污引起的传热热阻的增加。则：只对燃用固体燃料的错列管束考虑灰污对管壁传热的影响。对流管束、省煤器：因为 ，所以：；第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 19196.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算 过热器：因为 很小，所以 很大；错列管束横向冲刷时，与 、灰粒子分散度有关；由图表分别查出

17、、和 按下式计算：2有效系数有效系数 表示受表示受热面有灰面有灰污与无灰与无灰污时的的传热系数之比系数之比 在缺在缺 计算数据算数据时；燃用固体燃料的燃用固体燃料的顺列管束；列管束；燃用重油和气体燃料室，全部受燃用重油和气体燃料室，全部受热面面(顺列管束、列管束、错列管束列管束)；小型小型锅炉的炉的锅炉管束。炉管束。第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 20206.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算 因为：；则：锅炉管束、省煤器：因为 很大，所以 。则 值可由查取。第六章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备

18、.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 21216.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算3.防渣管、对流过热器受热面防渣管、对流过热器受热面K值计算值计算对每m2对流受热面而言，管壁积灰层表面得到的热流密密度为（a）（b）对流换热密度；辐射热流密度 灰污层表面温度；管壁表面温度（c）从式（a）、（b）、（c）可得（d）锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 22226.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算（e）（f）将（d）、（e）、（f）相加得（h）锅炉及锅炉房设备锅炉

19、及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 23236.2 6.2 对流受热面的传热计算对流受热面的传热计算据对流换热方程式:并取则（h）将（g）代入（h）得 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 24246.3 6.3 对流换热系数对流换热系数一、横向冲刷管束时的一、横向冲刷管束时的1、横向冲刷错列管束时：2、横向冲刷顺列管束时：1.2.3、横向冲刷错列、顺列混合布置管束时：锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 25256.3

20、6.3 对流换热系数对流换热系数二、纵向冲刷管束时的二、纵向冲刷管束时的 管内流淌：管内流淌：矩形通道内流淌：矩形通道内流淌：矩形通道内有矩形通道内有Z Z根管子根管子 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 26266.3 6.3 对流换热系数对流换热系数三、横向纵向混合冲刷管束三、横向纵向混合冲刷管束对于中小型锅炉中，锅炉管束中常有被烟气混合冲刷的状况对于中小型锅炉中，锅炉管束中常有被烟气混合冲刷的状况:上式计算时必需遵循下面两个原则：上式计算时必需遵循下面两个原则：烟气流量和温度取整个管束的平均值；烟气流量和温度取整个管束的平

21、均值；流速应按横向和纵向分别计算；流速应按横向和纵向分别计算；四、平均流速和计算截面面积四、平均流速和计算截面面积 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 27276.3 6.3 对流换热系数对流换热系数（一）（一）.V V的计算的计算对烟气：对蒸汽或水：（水或蒸汽流量；比容）对空气：（二）计算截面积（二）计算截面积F1.当烟气横向冲刷光管管束时：锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 28286.3 6.3 对流换热系数对流换热系数2.烟气纵向冲刷：管内纵向冲刷：管外纵

22、向冲刷：3.烟道截面多处发生变更时 H1、H2、.：分别为各段受热面积；F1、F2、.：分别为各段受热流通截面积；锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 29296.3 6.3 对流换热系数对流换热系数4.烟道截面渐变时：5.当节距发生变更时：6.当d变更时：锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 30306.4 6.4 辐射换热系数辐射换热系数 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 31316.5 6.5

23、平均温差平均温差 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 32326.6 6.6 对流受热面传热计算方法提要对流受热面传热计算方法提要校核计算：已知：受热面结构，、以及求：、1)先假定一个 查 （焓温表）I 计算 2)用 ，计算出 水蒸汽表3)求出 、和工质流速：a：对水和蒸汽：b：对空气：锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 33336.6 6.6 对流受热面传热计算方法提要对流受热面传热计算方法提要4)计算5)计算6)依据具体状况选择 、7)确定 、和8)确定9)确定10)用式 计算11)12)13)若防渣管 ，过热器 ，其他受热面 ，则14)认为 的假设是合理的，否则重新假定 。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 34346.6 6.6 对流受热面传热计算方法提要对流受热面传热计算方法提要另：可接受图解法：假定三个出口烟气温度：、；求出三个 、；三个 、；