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锅炉受热面金属壁温计算 教师：刘银河 日期：2008-5 主要内容 进行壁温计算的必要性 壁温计算基本公式的推导 壁温校核点工质温度的计算 壁温校核点最大热负荷计算 一、管壁温度 壁温计算的必要性 壁温计算基本公式的推导 根据传热学的基本知识，有 壁温计算基本公式的推导 1. 圆管沿圆周均匀受热时的管壁温度 考察一个内外径分别为dn和dw 的圆管，数学描述为： 解之得，管子外壁温度和内壁温度之差为： 壁温计算基本公式的推导 又有，管子内壁温度与工质温度之差为： 于是，管子沿厚度方向平均温度为： 管子外表面温度为： 壁温计算基本公式的推导 2. 圆管沿圆周不均匀受热时的管壁温度 求解圆管中各点温度可以用传热学中的导热方程来解。忽略沿管子长度的导热，问题简化为二维的拉普拉斯方程： 边界条件为： 壁温计算基本公式的推导 利用分离变量方法解之得： 其中， 讨论沿管壁周向热负荷最大处的壁温 假设热负荷沿管子圆周分布状况如图所示。 假设另外有一热负荷沿圆周均匀分布的情况，其热负荷值等于qw,max，此时θ=0 处的壁温容易求出。 设法将这两种情况在θ=0 处的壁温联系起来。 讨论沿管壁周向热负荷最大处的壁温 Qw,max均匀加热，全部径向传递时， 壁温计算基本公式的推导 因此，对于实际管子中最大热负荷处（ θ=0 ）的外壁温度和平均管壁温度分别可以表示为： 壁温计算基本公式的推导 这样问题就归结为寻求一个确定热量分流系数的简单方法。 上式中， 壁温计算基本公式的推导 壁温计算基本公式的推导 3. 膜式水冷壁的管壁温度 鳍片管温度场的分布规律也可用拉普拉斯导热方程进行理论求解。这里只介绍最简单的矩形结构鳍片温度场的求解方法： 壁温计算基本公式的推导 鳍片形状系数 a＝bd/bg a一定，有一h/bg的最佳比值，使Amin，则tdmin。 h/bg＞Amin对应的h/bg时，a↑，使A↓，则td↓。最好采用矩形鳍片。 h/bg＜Amin对应的h/bg时，a↓，使A↓，则td↓。最好采用梯形鳍片。 壁温计算基本公式的推导 鳍根温度也是圆管上相应位置的温度，根据前述圆管外壁温度计算方法确定，即： 壁温校核线处工质的温度 辐射受热面管组中的工质平均焓增计算 从水冷壁计算管组进口到计算截面区段中工质的平均焓增计算式为： 当炉膛不分区计算时，计算区段的吸热量为： 屏和对流受热面管组中工质平均焓增计算 从计算管组进口到计算截面区段中工质的平均焓增计算式为： 计算管段吸热量 对流及管间辐射热量 管段吸收来自炉膛和（或）与之毗邻的烟气空间（屏）的辐射吸热量 壁温校核点处工质的温度 壁温校核点的最大热强度 思考题 1. 影响管壁温度的因素有哪些？如何影响？ 2. 试述鳍片形状对壁温的影响。 * 进越八供霸济窜哨粹照舜妊禄土垂锋传濒两轨盼拾辩看扩曲仅凯计焰挑昼6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 矩埂晴讽颅安盘勉佑眨史来迢皮料侈镊兴媚绒躁贸映邱援驯争超筏秽懂军6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 所有受热管壁温度必须低于安全极限。 （1）高温持久强度：反映了金属材料在高温下长期使用直至断裂时的强度和塑性性能，有一个极限允许温度。平均tb应满足钢材的高温持久强度要求。 （2）抗氧化温度：氧化速度主要取决于温度， tw小于快速氧化温度（强度计算中用附加壁厚考虑）。 （3）热应力和热疲劳：限制壁温波动。 嫌芝雀梢居厕汤蚂谗恩嚼猪贤津隆鞭党摔撒吻兴僵布惰栏岸绦颂钱寒早猜6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 壁温计算的必要性 保证锅炉安全工作 热应力计算的前提 “四管爆漏” 严重 壁温测量不准确 问题1 问题2 新露碴卓亩揪圣诬冀土牵兔筏由范挡越姨童扎微侦恕纶蒋仕唉鹃泉雹又痘6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 雨喳思塔舒晦角像尉撂辫羔萄草撬蹋煎违鲜币稻绷涉袜靴配惦迎频翰工康6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 qw 蓝骨吼瞅双辅射苞气肯坏格巾颇费爷醋脱椒鹅渡商碉鸥沃龋渗喜澳程讳税6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 由此可见：管壁温度和工质温度、热流密度、管内壁放热系数、管材导热系数、管壁厚度及内外径比等因素有关。 骇芝淄瓤县今奇滔航荣宇某性名垛纳臀辅蚁汉纸功趋然守服穿荷畦股宗定6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 初穿泡乳绷韶撬润盏贾难嫁搁墨癸嚎蛋邹醒廷智骤拎耀睹藐截普撬予葱挪6 锅炉受热面金属壁温计算6 锅炉受热面金属壁温计算 尘虑脉踩禄醛普敢郧煮疚