加热炉辐射室传热计算.ppt

* 任务 的复杂性 辐射室传热 第四章 辐射室传热计算 传热计算　确定辐射室热负荷 　　　　　烟气出辐射室的温度 结构尺寸的计算 烟气流动方向上有温度梯度 整个炉膛内的烟气温度不均匀 甚至炉膛内各点烟气温度都不同 各处管壁的温度是不可能相等的 暴露炉墙接受热量、给管排反射 热量、还向大气散热损失热量 计算方法 辐射室传热 经验公式法 威尔逊、罗伯和霍特尔计算式 理论分析法 罗伯-依万斯 法、别洛康法、 巴赫希杨法、蒙特卡罗法、网 络模拟法、热流量法等 辐射室传热模型 tg 对流 管排 炉墙 烟气 反射 散热 辐射 辐射 对流 4-1 罗伯-依万斯法 一个气体 烟气温度一致 ，并与辐射 室的烟气出口温度相等。 一个受热面 管排，平均温度 一个反射面 暴露炉墙，温度相同 罗伯-依万斯法的基本计算式 速率方程式 辐射室的传热 辐射传热速率 对流传热速率 辐射室的传热速率方程式 衡方程式 辐射室热平 联立求解辐射室的传热速率方程式和热平衡方程式即可得到辐射室热负荷和烟气出辐射室温度。 传热速率方程式中各参数及其计算 烟气对管排的角系数 冷平面面积 炉管数量较多时 当量冷平面 总辐射交换因素 引用了霍特尔推导的结果： 管心距/管外径 平均角系数 吸热面为管排时 =f ( , ) 管外壁温度 当管外表面温度低于500℃时，可以将管内介质的平均温度加上30～60℃作为管壁外表面的温度进行计算。 辐射室内烟气对炉管表面的对流传热系数 辐射室中，对流传热所占的比例一般为10%～15%，可以作一些简化。罗伯-依万斯建议取 W/m2·℃；戴维斯等则认为在自然通风时，可取为 W/m2·℃；在强制通风时，可取为15.93 W/m2·℃。 燃料总发热量 空气、燃料、雾化蒸汽带入的热量 空气带入的热量 燃料带入的显热为 雾化蒸汽带入的显热 离开辐射室烟气带走的热量 按图2-2、图4-5查出 辐射室炉墙对外散热损失 燃料总发热量的1～3% 热平衡方程式中各参数的计算 返回 返回 传热速率方程式的处理： 对流传热速率部分 罗伯-依万斯的图解法 传热速率方程式可改写成 仅是烟气温度Tg及炉管表面温度TW的函数，可以作成如图4-6 的曲线。 图4-6 热平衡方程式的处理: 改写成 仅是出辐射室烟气带走热量 的函数, 而 是出辐射室烟气温度的函数。在 对 的坐标图上标绘出来，它也近乎一条直线。 图解的方法 遮蔽管 遮蔽管的表面积和当量冷平面面积应分别计入辐射管的面积和当量冷平面之内。遮蔽管的冷平面面积同样可用式（4-7）计算。 4-2 别洛康法 特 点: 引入了当量绝对黑表面 基本思路: 辐射室中辐射换热是由两个面积相等、 相距极近、互相平行的绝对黑表面之间进行的。 其中一个平面的温度等于管壁的平均温度，它 代表管排的作用；另一个平面的温度等于离开 辐射室烟气的温度，它代表火焰、烟气的直接 辐射作用。这种平面称为当量绝对黑表面,两个 当量绝对黑表面间的辐射传热速率恰等于火焰、 烟气及炉墙对辐射管的辐射传热速率。 传热速率 方 程 式 : 热 平 衡 方 程 式 : 当量绝对黑表面，m2 离开辐射室烟气的温度，K 烟气对辐射管的对流传热系数， W/m2·℃ 辐射室的有效率（考虑辐射室对外的散热损失），一般等于0.97～0.99 系统的起始温度, K (是空气、燃料及雾化蒸汽带入的显热所折合的温度) 把炉膛空间中的烟气、耐火墙、炉管分成若干块，并把每一块称为一个区，这些区足够小的话，每个区内的温度、性质势必趋于相同。每个区在发射辐射能的同时又接受来自其它各区的辐射能。 核心 交换面积 表面区 划分表面而形成的每一几何图形 气体区 划分烟气空间形成的每一几何图形 管表面区 : 传递一定的热