對流受熱面的換熱計算

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1、對流受熱面的換熱計算（鍋爐原理）第一節(jié)概述大型電站鍋爐的對流受熱面是指對流換熱為主的對流過熱器和再熱器、省煤器、空氣預熱器、直流鍋爐的過渡區(qū)等，也包括輻射份額較大的屏式受熱面。因此，本章所講述的受熱面是指除了爐膛以外的所有受熱面。盡管這些受熱面的結(jié)構(gòu)布置、工質(zhì)和煙氣的參數(shù)都有著很大的不同，輻射傳熱所占的份額不同，但為了簡化計算，均采用對流傳熱計算的規(guī)律，將輻射傳熱部分折算到對流傳熱，各個不同受熱面的計算方法有所不同。鍋爐對流受熱面的換熱計算方法與傳熱學所介紹的相關(guān)內(nèi)容大同小異，只是在必要之處附加了與工程實際有關(guān)的修正系數(shù)。有些修正系數(shù)

2、的選取對計算結(jié)果的影響是至關(guān)重要的，譬如，與受熱面煙氣側(cè)污染程度有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)。不同國家或鍋爐制造廠家的計算方法的主要區(qū)別也在修正系數(shù)的選取上。本章僅講述我國電站鍋爐行業(yè)通常采用的計算方法的基本原理、計算過程和主要規(guī)定，計算細節(jié)可以參考相應的計算標準或規(guī)范。設(shè)計計算與校核計算在計算方法上基本上是相同的，計算時所依據(jù)的傳熱原理、計算式和圖表都是相同的，僅在于計算任務和所求的數(shù)據(jù)不同。在對部件進行設(shè)計計算時，考慮計算上的方便，也往往采用校核計算的方法。第二節(jié)對流受熱面換熱計算的基本方程對流受熱面的換熱計算，不論是設(shè)計計算還是校核計算，都是

3、利用對流傳熱方程和煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的熱平衡方程，分別從對流傳熱和熱平衡的角度來表達對流受熱面的對流換熱量。1.受熱面的對流傳熱方程（10-1）式中——以對流方式由煙氣傳遞給受熱面內(nèi)工質(zhì)的熱量，以燃料（固體、液體）或燃料（氣體）為基準；——傳熱系數(shù),W/(m2·℃)；——傳熱溫壓，℃；——參與對流換熱的受熱面面積，m2；——鍋爐計算燃料量，。2.煙氣側(cè)熱平衡方程對各段受熱面，煙氣側(cè)熱平衡方程是基本相同的，為（10-2）式中——保熱系數(shù)，考慮散熱損失的影響；、——煙氣在該受熱面入口及出口截面上的平均焓值，；——對應于過量空氣系數(shù)時，漏入該段

4、受熱面煙氣側(cè)的冷空氣焓值,；——該段受熱面的漏風系數(shù)。3.工質(zhì)側(cè)熱平衡方程對于布置在不同位置、不同工質(zhì)狀態(tài)的受熱面，工質(zhì)吸熱量的計算方法不同。（1）布置在爐膛出口處的屏式過熱器或?qū)α鬟^熱器。這一類受熱面的工質(zhì)總吸熱量由兩部分組成：屏間（或?qū)α魇軣崦妫煔獾膶α鲹Q熱量和爐膛煙氣的輻射換熱量，所以，在計算屏（或?qū)α魇軣崦妫┑膶α鲹Q熱量時，應從工質(zhì)吸收的熱量中扣除該受熱面接受的爐膛輻射熱量，即（10-3）式中——受熱面吸收來自爐膛的輻射熱量,;——工質(zhì)流量，；、——受熱面出口及入口的工質(zhì)焓值,。來自爐膛煙氣的輻射熱量可能不會全部被屏式過熱器

5、吸收，將有一部分熱量透射到屏后的其他受熱面，另外屏間煙氣的輻射熱量也會投射到屏后的受熱面上，用表示。屏區(qū)輻射熱量的平衡關(guān)系見圖10-1.圖10-1屏區(qū)輻射熱量平衡所以，屏式過熱器及其后的對流過熱器的工質(zhì)吸收爐膛的輻射熱量為（10-4）來自爐膛的煙氣輻射熱量是由爐膛傳熱計算確定的，即（10-5）式中——爐膛出口煙窗面積，m2；——考慮爐膛與屏相互輻射影響的修正系數(shù)，按圖10-2確定；——爐膛有效輻射受熱面積的屏間熱負荷；——沿爐膛高度面積熱負荷的不均勻系數(shù)。爐膛出口煙氣溫度，℃圖10-2考慮屏間煙氣飯輻射影響的修正系數(shù)1—煤；2—重油；

6、3—天然氣爐膛輻射透射到屏后受熱面的熱量按下式計算，即（10-6）式中——屏間煙氣的黑度；——屏的進口截面對出口截面的角系數(shù)。屏間煙氣對屏后受熱面的輻射熱量為（10-7）式中——屏煙氣出口面積,；——屏間煙氣的平均溫度,;——燃料種類修正系數(shù)，對煤和液體燃料，取為0.5，對天然氣，取0.7。(2)布置在水平煙道和尾部煙道中的過熱器、再熱器、省煤器及直流鍋爐的過渡區(qū)等受熱面內(nèi)工質(zhì)的吸熱量按下式計算，即（10-8）（3）空氣預熱器中空氣的吸熱量為（10-9）式中——空氣預熱器出口空氣過量系數(shù)；——空氣預熱器空氣漏到煙氣側(cè)的漏風系數(shù)；、——

7、空氣預熱器入口及出口截面上的理論空氣焓值，。第三節(jié)受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算方法對流受熱面換熱計算中最重要，也是比較復雜的內(nèi)容之一是受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算，其準確程度直接影響到換熱計算結(jié)果的準確性。一、傳熱系數(shù)計算的一般表達式根據(jù)傳熱學的基本原理，考慮鍋爐圓管受熱面管內(nèi)外表面的污染，并簡化成平壁處理，其傳熱系數(shù)的一般表達式為W/（m2·℃）（10-10）式中——煙氣對灰污層的管壁表面的放熱系數(shù)，W/（m2·℃）；——管壁灰污層的熱阻，m2·℃/W,灰污層厚度，m,為灰污層的導熱系數(shù),W/（m·℃）；——管壁金屬的熱阻，m2·℃/W，其中為管壁

8、厚度，m，為金屬導熱系數(shù)，W/（m·℃），該項相對于其他各項小得多，可略去不計；——管內(nèi)壁水垢的熱阻，m2·℃/W，其中為水垢層厚度，m，為水垢層的導熱系數(shù)，W/（m·℃），管內(nèi)壁不允許存在水垢沉積，該項可略去不計；——