1、0七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算 7.1 锅炉传热过程及计算锅炉传热过程及计算 7.1.1炉膛几何特性炉膛容积炉膛容积Vl：由炉子火床表面至炉膛出口烟窗之间的容积。 炉膛周界面积炉膛周界面积Fl：包围炉膛容积的所有周界封闭面积的总和，包含火床面积R、全部水冷壁面积、未有水冷壁的炉墙面积和出口烟窗第一排水管中心线面积。有效辐射受热面有效辐射受热面Hf ： 有效角系数有效角系数x：火焰投射到管壁受热面的总热量与投射到炉壁的热量之比。 炉膛水冷程度炉膛水冷程度 ：整个炉膛的平均有效角系数。 式中 Fbi、i 为某一区段的炉壁面积和其相应的有效角系数； Hff 对于覆盖有耐火层的水冷壁其辐射
2、受热面面积； Fl炉膛周界总面积，m2； R火床面积，m2。 )2(/2hyQQxRFHlf2mHFxHffbiif1七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算 7.1.2炉膛传热的基本方程及炉膛黑度 火焰与炉壁之间的辐射换热量： （四次方温差公式） 炉膛系统黑度：室燃炉 层燃炉 火床与炉壁面积之比： 式中 Qhy 火焰有效辐射； Qby 炉壁有效辐射； 水冷壁的表面黑度，可取0.8； 火焰黑度。 Th 火焰的平均温度，K；T b 水冷壁表面温度，K。)(440bhflbyhyfTTHaQQQ) 11 (11hblaaa)1)(1 (1)1)(1 (11hhblaaaabzFRbaha2七、七、
3、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算6.1.3 火焰黑度 火焰黑度： 式中 k火焰辐射减弱系数，1/mMpa； p炉膛内介质的压力； 有效辐射层厚度，m;对炉膛： Vl 炉膛容积，m3; Fl 炉膛包覆面积，m2; 火焰辐射减弱系数： 式中 kq 、kg 、kh分别为三原子气体、固体颗粒和灰粒的减弱系数，1/mMpa； C焦炭粒等的修正系数。kphea1gqkkkCkkhgllFV6 . 336.1.4炉膛有效放热量与理论燃烧温度 炉膛有效放热量炉膛有效放热量Ql 是指相应于1kg真正参与燃烧的燃料所带入炉膛的热量。 式中 Qk 燃烧需要的空气带进炉膛的热量。 理论燃烧温度：理论燃烧温度：假定在绝
4、热情况下将Ql 作为烟气的理论焓而得到烟气理论温度 。 式中： Vy 在l情况下每kg燃料燃烧后的烟气容积，Nm3/kg; cpj 烟气从0到 ll温度范围内的平均容 积比热，kJ/Nm3 。七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算kgkJQqqqqQQkrl/1001004643llpjylllcVQ273llllT4 6.1.5火焰平均温度及水冷壁管外积灰层表面温度 火焰平均温度： n燃烧工况对炉膛内火焰温度场的影响。 水冷壁管外积灰层表面温度： 式中 Tgb水冷壁管金属壁温，K； 管外积灰层热阻，一般取2.6 m3 /kW; qf 壁受热面辐射热流密度， kW / m2; Bj 每秒计算
5、燃料量，kg/s。6.1.6炉膛换热计算 炉膛换热无因次方程式： 波尔茨曼准则 ； 火焰无因次温度 ； 炉膛出口无因次温度七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算KTTTnlnllh4)1(44KTqTgbfb11)1(44lnllhlmaBo30llfpjyjTHcVBBollhhTTllllTT 56.1.7 炉膛换热计算步骤 （1）确定炉膛几何特性：炉膛各面炉墙面积Fbi、炉膛周界面积Fl、炉膛容积Vl、炉膛有效辐射受热面总面积Hf、炉排面积R、炉膛水冷程度、炉膛有效辐射层厚度。 （2）计算炉内有效放热量Ql、，在选定炉子出口过量空气系数l”的情况下，由焓温表得理论燃烧温度 。 （3）先
6、假定一个炉膛出口温度 ，在焓温表中求得相应得 ,从而计算烟气的平均热容量Vycpj。 （4）计算炉膛火焰黑度 、炉膛系统黑度 和波尔茨曼准则Bo。 （5）选取m值，计算Bo(1/ +m)值后由图查取 ，求出 。 （6） 应与假设的值相差不大于100，否则重新假定再算，最后以计算所得的 为准。 （7）计算炉膛辐射受热面平均热流密度： （8）计算炉膛容积热强度、炉排热强度： B每秒燃料消耗量，kg/s。七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算lllllIlahalall2/mkWHQBqffjf2,3arnet,/mkWRQBqmkWVQBqarnetRlV；ll66.2 对流传热面传热计算对流传
7、热面传热计算6.2.1基本方程式 以燃烧1kg燃料为计算基础：传热方程式：热平衡方程式： 烟气侧： 工质侧： 炉膛出口烟窗后的对流受热面，受到的炉膛辐射热： 七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算kgkJBtKHQjcr/kgkJIIIQkrp/)(0kgkJQBiiDQfjrp/) ( kgkJBxFqQjgschfchf/76.2.2传热系数 灰污系数表示管壁积灰后所引起热阻的增加： 有积灰时的传热热阻： 无积灰时的传热热阻： 传热系数：七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算011KK21111hhhK210111K1212121)1(1111111hhhhK86.2.3有效系数 有效
8、系数 传热系数：l对流管束和省煤器：l空气预热器：l过热器：l 蒸发受热面：七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算1212100/1/111/hhKKK（21/)mkWKfd222/mkWKdd21/)1 (1mkWQQKdf211210/1/1/1 KK）（2211/1 (1mkWQQQQKdfdf96.3对流放热系数对流放热系数 强制流动放热的准则关系式6.3.1横向冲刷管束时的对流放热系数（1）管束错列布置时（2）管束顺列布置时 管束部分错列、部分顺列布置时 式中介质在平均温度下的导热系数,kW / m2 ； 介质在平均温度下的动粘度, m2 /s； d管子外径,m；w介质在最窄断面处
9、的平均流速,m/s； Pr介质在平均温度下的普朗特数； Cs管束结构特性 修正系数； Cc管束的排数(Z2)修正系数。七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算)(;Pr)(Re,pdgcvwdfdfNu，233. 06 . 0/Pr)(mkWvwddcccsd233. 065. 0/Pr)(2 . 0mkWvwddcccsd、2/mkWHHHHscsdscdcpjd),(21dSdS106.3.2纵向冲刷管束时的对流放热系数 当量直径: 式中 F烟道流通截面积；U湿周周长。6.3.3横向纵向混合冲刷管束时的传热系数 原则（1）烟气流量和流速可取整个管束的平均值； （2）烟气速度按横向、纵向分算
10、，再分别求出受热面的放热系数，再按下式求整个管束的平均传热系数： 式中 Kh、Kz分别为横向、纵向冲刷部分的传热系数； Hh、Hz分别为横向、纵向冲刷部分的受热面积。七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算24 . 08 . 0/Pr)(023. 0mkWcccvwddldtdldldmUFddl42/mkWHHHKHKKzhzzhhpj116.3.4平均流速和计算截面积 平均流速: 式中 V 容积流量,m3/s；F通道截面积,m2。（一）容积流量V的计算 烟气： 对于蒸汽或水： 对于空气： 式中 pj 在平均温度和平均压力下蒸汽或水的比容,m3/kg ； k 通过空气预热器的空气量与理论空气
11、量的比值； 烟气计算温度。七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算smFV/smVBVyj/273)273(3smDVpj/3smtVBVkkj/273)273(3012（二）通道截面积F的计算 1.烟气横向冲刷光管管束： 式中 a、b烟道的长与宽,m； Z1在所计算截面上的管子根数； d管子外径,m； l管子在计算截面上的投影长度,m。 2.烟气纵向冲刷： a.管内 b.管外 式中 Z并联管子数；dn管子内径。 c.平均通道截面积 式中 H1、H2 ,F1、F2 分别为相应的受热面积和通道截面积,m2。 如烟道截面逐渐变化，则平均通道截面积 式中 F、F”烟道进、出口截面面积。21mdZab
12、Fl六、六、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算224mdZFn221121FHFHHHFpj224mdZabF2FFFFFpj136.4辐射放热系数辐射放热系数 烟气为含灰气流时： 烟气为不含灰气流时： 式中 烟气及管壁的黑度； Ty、Thb烟气及管壁积灰表面温度，K。 对于积灰过热器： 对其它积灰受热面： 式中 t管内介质的平均温度,； 2 管壁向蒸汽的放热系数, kW/m2； Q燃烧1kg燃料时其烟气对受热面的放热量,kJ/kg； Qf受热面从炉膛辐射所得的热量,kJ/kg；H 受热面面积, m2； 灰污系数, m2 / kW； th 积灰层两侧的温差。七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计
13、算2430440/)(1)(121)(21mkWTTTTTaaTTTTaayhbyhbybyhbyhbybyf26 . 330/)(1)(121mkWTTTTTaayhbyhbybyfbyaa 、)1()( 2HQQBttfjhbhhbttt146.5平均温差平均温差 对于纯顺流、纯逆流或蛇形管受热面交叉次数多于四次时： 当 时， 对于混合系统： 如 则6.6对流受热面传热计算方法对流受热面传热计算方法 对流受热面传热计算步骤： （1）假定烟气出口温度 ，由焓温表查得出口烟焓 ,按烟气侧的热平衡方程式算出烟气放热量Qrp。 （2）按工质侧的热平衡方程式求得工质出口焓 ，由水蒸汽表查得相应出口温
14、度 。 （3）求得烟气平均温度 和工质平均温度t,烟气平均流速和工质平均流速。 七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算minmaxminmaxlnttttt7 . 1minmaxttttnltttnlsltt92. 02slnltttllI i t15七、七、锅炉本体热力计算锅炉本体热力计算（4）确定d、f、1 ,在需要时求工质侧的放热系数2。（5）选取有效系数，确定传热系数。（6）确定平均温差，求得受热面的传热量Qcr。（7）检验原假定的受热面的烟气出口温度 是否合理，计算烟气放热量Qrp和传热量Qcr的误差百分比 当Q符合误差要求计算结束，否则重新烟气出口温度再次进行计算。%100crcrrpQQQQ
