知识点：

①炉膛传热计算

②对流受热面的热力计算

微课视频：

视频讲义：

1. 锅炉热力计算的主要目的是为了确定各受热面与燃烧产物和工质参数之间的关系，其中炉膛作为锅炉的一个重要部件，在其内部同时存在着燃烧和传热过程，而燃烧本身对传热也有很大的影响。炉膛的传热过程具有以下几个特点。1）传热与燃烧同时进行  2）辐射换热为主，对流换热比例很小  3）火焰与烟气温度在其行程上变化很大。炉膛内的火焰主要由三原子气体、焦炭粒子、灰粒、碳黑粒子构成，上述火焰辐射成分及其在炉膛中的分布和相互影响，加上燃烧方式和燃烧工况，都会影响到火焰的辐射传热。炉膛内换热过程非常复杂，为导出其基本方程，一般要做以下简化：1. 将燃烧与传热过程分开考虑；2.以辐射换热方式进行；3. 炉内温度看作均匀，火焰辐射按平均火焰温度计算4. 炉膛受热面及火焰面均按灰体处理。简化后对炉膛内传热问题进行求解，所涉及的方程包括：基于斯提芬-玻尔兹曼定律的炉膛传热的基本方程，以及炉内热平衡方程（PPT上有）等，在联立求解这些方程过程中所涉及的参数包括炉膛黑度,即对应于火焰有效辐射的假想黑度；炉壁热有效系数，即受热面吸热量与投射到炉比上热量比值，以及火焰黑度，有效角系数，污染系数等等。详细的各参数选取和计算方法，以及整个炉膛传热计算步骤我们将在“锅炉原理课程设计”中详细介绍。

 

2. 锅炉中的对流受热面既包括处于高温区的过热器和再热器，也包括位于尾部受热面低温区域内省煤器以及空预器等。对流传热的计算核心问题要解决三个参数，即，传热面积，传热温差和传热系数。再基于对流传热的两个基本方程，分别是热平衡方程和传热方程（均配公式）来完成计算过程。其中热平衡是指烟气放热量等于工质吸热量，但当对流受热面靠近炉膛时，则要扣除炉膛辐射热量。而传热方程中的K是综合传热系数，由于烟气中的热量是通过受热面间接传递给受热面管内工质，因此在整个传热过程中，除受热面内外侧烟气和工质分别与受热面内外壁进行对流传热外，还存在一个受热面管壁内外侧之间的导热过程，因此综合传热系数K的计算要不仅要考虑受热面内外侧的对流传热系数h1和h2，还要考虑受热面管束内外壁间的导热系数λ。λ是物性参数，容易获得，而对流换热系数h的影响因素众多，我们只能基于特征数方程求取努塞尔数Nu后再去求取对流换热系数h。

 

 传热温差的计算需要同时获取烟气温度分布，工质温度分布，以及受热面壁温的分布等，再通过求取对数平均传热温差的方法来获得。以壁温为例，简化受热面管束为灰体，则灰壁温度的计算，对于屏式对流过热器及包墙管过热器，可采用下列公式（PPT上有，t_hb=），其中ε为污染系数，可按规范进行取值。而对于其它受热面，灰壁温度的求取，可以基于灰壁所处环境的烟气，空气或蒸汽温度，采用线性修正的方法获得，其中修正值ΔT的取值针对受热面的不同类型及其所处的不同位置来确定（配公式及说明）。

  一般来讲做对流受热面热力计算，需要先估计其中一种流体的终温和焓值，并按热平衡方程式求出该终温所相应的受热面吸热量及另一种介质的终温和焓值；然后计算传热系数和温压，再由传热方程式得出传给受热面的热量。如果这两个方程式得出的两个热量之差不超过2%，则该受热面的计算即告完成。具体的算例我们将在“锅炉原理课程设计”中详细介绍。