锅炉原理第10章2.ppt

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1、第十章 锅炉热力计算1第一节 概述水力计算强度计算阻力计算锅炉计算热力计算辅助计算结构计算热平衡计算传热计算:受热面传热量物质平衡能量平衡受热面积流通面积受热面热平衡工质和烟气进出口温度受热面积燃烧产物工质参数关系2第一节 概述燃烧计算(物质平衡)热平衡计算(能量平衡)空气量的计算(成分、容积)烟气量的计算(成分、容积)辅助计算空气、烟气焓锅炉有效利用热锅炉各项损失锅炉效率31.基本任务第二节 炉膛传热计算炉膛出口烟气温度Tf''↓炉膛内需要布置的受热面积Ff设计计算炉膛内已知的受热面积Ff↓炉膛出口烟气温度Tf''校

2、核计算非设计工况2.基本特点流动、混合、传热、燃烧、污染过程复杂速度、温度、浓度、物性、黑度参数不均对流换热比例5%辐射为主4第二节 炉膛传热计算3.基本方法相似理论→准则方程半理论经验公式→计算结果半经验4.基本假设传热过程独立性:不受其它过程影响炉内参数均匀性:零维模型辐射换热主导性:仅考虑辐射水冷壁管连续性:连续平面-无限靠近的平行平板灰体5第二节 炉膛传热计算5.基本公式辐射传热公式(1)数学描写火焰与炉壁之间的辐射换热εfsyn:炉膛黑度T1:火焰平均温度T2:炉壁温度引入热有效系数6第二节 炉膛传热计算烟气

3、放热公式(1)数学描写单位计算燃料送入炉膛的有效热量理论燃烧温度在绝热条件下,燃料燃烧产生的热量全部用来加热烟气所达到的温度理论燃烧温度和炉膛出口烟气温度之间的比热容VCav7第二节 炉膛传热计算烟气放热公式辐射传热公式(2)准则方程辐射传热=烟气放热M:经验系数T1介于Tth与Tf”之间8第二节 炉膛传热计算(3)计算方程9第二节 炉膛传热计算6.参数确定有效容积(1)水冷壁结构特性水冷壁-管中心线所在平面敷设卫燃带的水冷壁-卫燃带向火侧炉膛的底部-冷灰斗1/2处的水平面面积炉膛出口-后屏第一排管中心线所在平面炉膛高

4、度-炉膛底部至炉膛出口中部水平面垂直距离10第二节 炉膛传热计算面积(1)水冷壁结构特性包覆有效容积的炉墙面积F辐射受热面积:H=xF辐射层有效厚度x:角系数投射到受热面的热量投射到壁面的热量特殊受热面角系数炉膛出口-角系数x=1燃烧器、人孔角系数x=0s/d=1水冷壁-角系数x=1膜式水冷壁-角系数x=1卫燃带-角系数x=111第二节 炉膛传热计算(2)热有效系数平均热有效系数(3)系数M含义:表征炉内温度分布特性表达:与炉内火焰最高温度相对位置、燃料和燃烧方式有关A和B:系数hmax:火焰温度最高处高度hf:炉膛高

5、度∆x:火焰中心位置修正值烟煤和褐煤M=0.59-0.5(xmax+∆x)无烟煤和贫煤M=0.56-0.5(xmax+∆x)12(4)炉膛黑度含义:表征火焰有效辐射的假想黑度表达:与火焰黑度εsyn有关第二节 炉膛传热计算13(4)炉膛黑度火焰黑度含义:表征炉内高温介质的辐射能力表达:ka:辐射减弱系数(1/(m·MPa))p:炉膛内压力(0.1MPa)s:辐射层有效厚度(m)组成气体固体三原子气体:CO2、H2O、SO2等二原子气体:N2、O2、H2等燃煤灰分颗粒焦炭颗粒燃油和燃气:炭黑颗粒计算kg:三原子辐射减弱系

6、数kash:灰粒辐射减弱系数kcok:焦炭辐射减弱系数第二节 炉膛传热计算14第二节 炉膛传热计算7.基本步骤计算炉内有效热量→Tth假定炉膛出口烟温计算相关参数计算炉膛出口温度已计算空气平衡、烟气特性、烟气焓温表、热平衡校核

7、假定炉膛出口烟温–计算炉膛出口温度

8、≤100K合格(1)校核计算>100K,重新计算15第二节 炉膛传热计算7.基本步骤已计算空气平衡、烟气特性、烟气焓温表、热平衡(2)设计计算初步确定炉膛结构尺寸计算炉内有效热量→Tth已知的炉膛出口烟温→计算相关参数计算炉膛出口温度校核

9、已知的炉膛出口烟温–

10、计算炉膛出口温度

11、≤100K合格>100K,重新修正结构尺寸16第二节 炉膛传热计算8.炉内热负荷分布规律1117第三节 对流受热面传热计算1.基本任务受热面吸热量↓需要布置的受热面积设计计算已知的受热面积↓受热面吸热量,工质和烟气进出口温度校核计算18第三节 对流受热面传热计算2.基本公式(1)烟气对流放热量(2)工质对流吸热量(3)传热方程I’:受热面前烟气焓I”:受热面前烟气焓Ica0:漏入空气焓i’:受热面进口工质焓i”:受热面出口工质焓D:受热面内工质流量19第三节 对流受热面传热计算3.参数确定含义:冷热介

12、质在整个受热面的平均温差影响因素介质热容:热容大→变化缓慢相变:温度不变→与流动方式无关计算交叉次数≥5,纯顺或纯逆Δtlar/Δtsma≤1.7端差算术平均温压Δtpar≥0.92Δtcou顺流和逆流算术平均温压(1)传热温压流动方式:顺流、逆流、交叉流、混合流纯顺流或逆流:对数平均温压交叉流或混合流:修正系数Δt=ψΔtcou

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