管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算單擊此處輸入你的副標題，請盡量言簡意賅的闡述觀點。管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算單擊此處輸入你的副標題，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第5節輻射室的傳熱計算5.1輻射室的設計計算5.2輻射室的校核計算5.3關于輻射室操作的幾點說明5.1輻射室的設計計算5.1.1輻射管表面熱強度qR5.1.2輻射管表面積ARt5.1.3輻射管管外徑dO及管心距S15.1.4輻射室或爐膛尺寸5.1.5遮蔽管善良管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算單擊此處輸入你的副標題，請盡1第5節輻射室的傳熱計算5.1輻射室的設計計算

5.2輻射室的校核計算

5.3關于輻射室操作的幾點說明第5節輻射室的傳熱計算5.1輻射室的設計計算25.1輻射室的設計計算5.1.1輻射管表面熱強度qR

5.1.2輻射管表面積ARt

5.1.3輻射管管外徑dO及管心距S1

5.1.4輻射室或爐膛尺寸5.1.5遮蔽管5.1輻射室的設計計算5.1.1輻射管表面熱強度qR3爐管：外徑dO，內徑di，管心距S1，管子數n；結構尺寸：爐膛直徑D，節圓直徑D’，有效輻射長度Lef；

設計計算解決的問題包括：爐管：設計計算解決的問題包括：45.1.1輻射管表面熱強度qR

定義：單位時間內通過每平方米爐管表面積所傳遞的熱量

討論：QR一定（QR=70～80%Q），qR↑→ARt↓→基建投資費用↓；Art相同，qR↑→生產能力↑;熱強度qR的大小標志著爐子傳熱面積的高低容許熱強度5.1.1輻射管表面熱強度qR定義：單位時間內通過每平方55.1.1輻射管表面熱強度qR

影響因素：①被加熱介質的熱穩定性：包括介質的熱穩定性、油品芳香烴含量、被加熱介質的流速②選用爐管的材質

③爐管受熱的不均勻性

5.1.1輻射管表面熱強度qR影響因素：①被加熱介質的熱65.1.2輻射管表面積ARt

5.1.2輻射管表面積ARt75.1.3輻射管管外徑do及管心距S1

⒈dO的設計：

由管內冷介質流速u：

式中：W－管內介質流量，kg/h；N－管程數，一般不用奇數；ρ－管內介質在20℃的密度，kg/m35.1.3輻射管管外徑do及管心距S1⒈dO的設計：由85.1.3輻射管管外徑do及管心距S1

⒈dO的設計：

討論：a.u↗,di↙，對流傳熱系數αi↗，有利于傳熱；但u↗,ΔP↗；b.do=di+2δ（管外徑=管內徑+2壁厚），壁厚根據壓強選定，一般為6～12mm，然后參照國產爐規格選定。

5.1.3輻射管管外徑do及管心距S1⒈dO的設計：討95.1.3輻射管管外徑do及管心距S1

⒉S1的設計：

增大S1，可使爐墻一面的爐管表面達到較大的局部熱強度，從而改善爐管沿圓周方向的受熱不均勻性，也就提高了爐管表面的平均熱強度；管心距一般在1.8～2.25do之間，推薦使用2do5.1.3輻射管管外徑do及管心距S1⒉S1的設計：增105.1.4輻射室或爐膛尺寸⒈爐膛的高度：

高徑比－爐管的有效長度與中心節圓直徑之比國外：2.5～3.0，國內：1.7～2.5確定：取Lef=(1.7～3.0)D’

5.1.4輻射室或爐膛尺寸⒈爐膛的高度：高徑比－爐管的115.1.4輻射室或爐膛尺寸⒉爐管根數n：

所需爐管總數n應為：

但實際的爐管根數應選為管程數N的整數倍5.1.4輻射室或爐膛尺寸⒉爐管根數n：所需爐管總數n125.1.4輻射室或爐膛尺寸⒊爐膛的直徑D：

根據實際爐管數算出中心節圓直徑D’，再加上2倍的管中心至爐壁的距離（一般距離取1.5do），即為實際爐膛的直徑。即：D=D’+1.5do×2=D’+3do5.1.4輻射室或爐膛尺寸⒊爐膛的直徑D：根據135.1.5遮蔽管無反射錐的空心圓筒爐中對流室下部的第一排管

其表面積和當量冷平面面積應分別計入輻射管的面積和當量冷平面內煙氣對遮蔽管的角系數令其等于1

5.1.5遮蔽管無反射錐的空心圓筒爐中對流室下部的第一排145.2輻射室的校核計算

5.2.1存在的問題5.2.2計算方法5.2.3羅伯－依萬斯(Lobo-Evans)法傳熱速率方程式5.2輻射室的校核計算5.2.1存在的問題155.2.1存在的問題a.輻射室內的燃料燃燒機理尚不清楚；b.發熱面即煙氣的溫度、組成處處不同，即：εg=f(PCO2，PH2O，L，Tg)，PCO2，PH2O=f(r，Z，θ)，Tg=f(r，Z，θ)；c.吸熱面為一灰表面，爐管管壁溫度與管內油品溫度有關，且處處不同；d.吸熱面不連續，爐墻有反射作用5.2.1存在的問題a.輻射室內的燃料燃燒機理尚不清楚；165.2.2計算方法經驗方法：威爾遜·羅伯－霍特爾計算式理論方法羅伯－伊萬斯方法別洛康法區域法熱流量法蒙特卡洛法

√5.2.2計算方法經驗方法：威爾遜·羅伯－霍特爾計算式理175.2.3羅伯－依萬斯(Lobo-Evans)法傳熱速率方程式⒈特點：

①只能計算輻射傳熱量QR及煙氣離開輻射室的溫度Tg；②不能得到煙氣的溫度分布及熱強度分布；③不適用于高徑比Lef/D’>3的情況；④適合于純加熱或熱強度分布較均勻的加熱爐。

5.2.3羅伯－依萬斯(Lobo-Evans)法⒈特點：18⒉基本假定：

Tmax>Tg>Tg’>TR>Tt⒉基本假定：Tmax>Tg>Tg’>TR>Tt19⒉基本假定：

①煙氣在爐膛內的有效輻射溫度Tg等于煙氣離開輻射室溫度Tg’(煙氣在爐膛內充分混合，各處溫度相等，且等于煙氣出口溫度)；②將熾熱的煙氣與火焰看作一發熱面，將管排看作一吸熱面，管壁溫度為管內介質平均溫度加上50℃；

③對流給未敷設爐管爐墻的熱量等于其散熱損失，從輻射的角度將爐墻看成一全反射面；簡化為：在有反射面的情況下，一個發熱面與一個吸熱面之間的傳熱。⒉基本假定：①煙氣在爐膛內的有效輻射溫度Tg等于煙氣離20⒊傳熱速率方程式：

兩黑表面間的輻射換熱：引入F，輻射室內的輻射傳熱速率QRr為：

式中：Tg、Tt－煙氣和管壁的平均溫度，K；Aef－煙氣對管排的有效輻射面積，m2；F－總輻射交換因數。⒊傳熱速率方程式：兩黑表面間的輻射換熱：引入F，輻射室內的21⒊傳熱速率方程式：

輻射室內的對流方式傳熱速率QRC為：式中：αRC－對流給熱系數，W/(m2.K)；ARt－輻射管外表面積，m2。

⒊傳熱速率方程式：輻射室內的對流方式傳熱速率QRC為：式22⒊傳熱速率方程式：

取αRC=11.36W/(m2·K)；F=0.57；ARt≈2Aef。而當量冷平面面積Aef=φACP代入上式，則：其中：φ－煙氣對管排的角系數；ACP－管排所占據的全部面積（包括管間空隙面積），或稱為冷平面面積⒊傳熱速率方程式：取αRC=11.36W/(m2·K)；23⒊傳熱速率方程式：

輻射室中總的傳熱速率QR為：可以看出：故輻射室的傳熱速率方程式為：=f(Tg，Tt)⒊傳熱速率方程式：輻射室中總的傳熱速率QR為：可以看出：24⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：

①冷平面面積ACP及煙氣對管排的角系數φ：

冷平面面積ACP是指管排所占據的全部面積：

煙氣對管排的角系數φ是煙氣輻射給管排的能量所占煙氣輻射總能量的分率,

φ與管排的排列方式（單排或雙排）、管排的受熱方式（單面或雙面）、管排的排列密度（S1/do）有關。⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：①冷平面面積ACP及煙氣對25⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:F是用來修正由于模型偏差而進行修正的參數：⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:F是26⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:27⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：③煙氣的黑度εg：εg=f(CO2和H2O的組成，爐膛的形狀和大小,Tg，Tt)↑

與其分壓成正比←取決于燃燒時的α計算：由α查圖7-46(P375)→CO2和H2O的分壓之和查表7-7(P375)→不同形狀氣體層的平均輻射長度

Tg查圖7-47(P376)→εg

→⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：③煙氣的黑度εg：εg=28⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：④管壁溫度Tt：管壁溫度與輻射管的熱強度、管內介質的溫度、管內對流傳熱膜系數、管壁的熱阻以及管壁的結垢情況有關。℃對于純加熱爐，取

式中：τ1’－管內介質在輻射室入口的溫度，℃τ1，τ2－分別為管內介質在對流室入口和輻射室出口的溫度，℃。⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：④管壁溫度Tt：29⒌熱平衡方程式：或改寫成與速率方程式相同的形式：

式中：qg=f(tg，α)，α一定時，qg=f(tg)代入上式：式中只有QR和tg是求解的未知數

⒌熱平衡方程式：或改寫成與速率方程式相同的形式：式中：q30⒍圖解法確定輻射室QR和tg：①假定一個tg，查圖得到qg/Ql，帶入熱平衡方程式，得到一個QR/φAcPF，在圖7-42上找到一點；②如果該點落在傳熱速率曲線的左上方，則再假設一個tg’，使tg’=tg+（100～200）℃，重新計算(QR/φAcPF)’，使第二點落在曲線的右下方；③連接上述兩點，連線與曲線交點的坐標(tg，QR/φAcPF)即為所求：

⒍圖解法確定輻射室QR和tg：①假定一個tg，查圖得到q31⒍圖解法確定輻射室QR和tg：⒍圖解法確定輻射室QR和tg：325.3關于輻射室操作的幾點說明5.3.1強化輻射室內傳熱過程的措施5.3.2輻射室熱負荷改變如何調節5.3.3爐管被燒彎的原因5.3關于輻射室操作的幾點說明5.3.1強化輻射室內傳335.3.1強化輻射室內傳熱過程的措施⒈降低過剩空氣系數α⒉增加燃料用量B⒊加強加熱爐的保溫措施

5.3.1強化輻射室內傳熱過程的措施⒈降低過剩空氣系數α⒉345.3.2輻射室熱負荷改變如何調節若小范圍的變化可以采用改變燃料用量的方法，若輻射室熱負荷變化較大，則應考慮從增加輻射室的爐管表面面積的方法來進行調節，采用此方法的同時應考慮增加火嘴的個數或改用噴油能力更大的火嘴，還要注意火嘴的分布問題。5.3.2輻射室熱負荷改變如何調節若小范圍的變化可355.3.3爐管被燒彎的原因①爐管表面熱強度太大；②火燒偏了，火焰舔爐管；③爐管內部結焦，使爐管管壁溫度升高，致使爐管變彎。5.3.3爐管被燒彎的原因①爐管表面熱強度太大；36感謝觀賞感謝觀賞管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算單擊此處輸入你的副標題，請盡量言簡意賅的闡述觀點。管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算單擊此處輸入你的副標題，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第5節輻射室的傳熱計算5.1輻射室的設計計算5.2輻射室的校核計算5.3關于輻射室操作的幾點說明5.1輻射室的設計計算5.1.1輻射管表面熱強度qR5.1.2輻射管表面積ARt5.1.3輻射管管外徑dO及管心距S15.1.4輻射室或爐膛尺寸5.1.5遮蔽管善良管式加熱爐第五節輻射室的傳熱計算單擊此處輸入你的副標題，請盡38第5節輻射室的傳熱計算5.1輻射室的設計計算

5.2輻射室的校核計算

5.3關于輻射室操作的幾點說明第5節輻射室的傳熱計算5.1輻射室的設計計算395.1輻射室的設計計算5.1.1輻射管表面熱強度qR

5.1.2輻射管表面積ARt

5.1.3輻射管管外徑dO及管心距S1

5.1.4輻射室或爐膛尺寸5.1.5遮蔽管5.1輻射室的設計計算5.1.1輻射管表面熱強度qR40爐管：外徑dO，內徑di，管心距S1，管子數n；結構尺寸：爐膛直徑D，節圓直徑D’，有效輻射長度Lef；

設計計算解決的問題包括：爐管：設計計算解決的問題包括：415.1.1輻射管表面熱強度qR

定義：單位時間內通過每平方米爐管表面積所傳遞的熱量

討論：QR一定（QR=70～80%Q），qR↑→ARt↓→基建投資費用↓；Art相同，qR↑→生產能力↑;熱強度qR的大小標志著爐子傳熱面積的高低容許熱強度5.1.1輻射管表面熱強度qR定義：單位時間內通過每平方425.1.1輻射管表面熱強度qR

影響因素：①被加熱介質的熱穩定性：包括介質的熱穩定性、油品芳香烴含量、被加熱介質的流速②選用爐管的材質

③爐管受熱的不均勻性

5.1.1輻射管表面熱強度qR影響因素：①被加熱介質的熱435.1.2輻射管表面積ARt

5.1.2輻射管表面積ARt445.1.3輻射管管外徑do及管心距S1

⒈dO的設計：

由管內冷介質流速u：

式中：W－管內介質流量，kg/h；N－管程數，一般不用奇數；ρ－管內介質在20℃的密度，kg/m35.1.3輻射管管外徑do及管心距S1⒈dO的設計：由455.1.3輻射管管外徑do及管心距S1

⒈dO的設計：

討論：a.u↗,di↙，對流傳熱系數αi↗，有利于傳熱；但u↗,ΔP↗；b.do=di+2δ（管外徑=管內徑+2壁厚），壁厚根據壓強選定，一般為6～12mm，然后參照國產爐規格選定。

5.1.3輻射管管外徑do及管心距S1⒈dO的設計：討465.1.3輻射管管外徑do及管心距S1

⒉S1的設計：

增大S1，可使爐墻一面的爐管表面達到較大的局部熱強度，從而改善爐管沿圓周方向的受熱不均勻性，也就提高了爐管表面的平均熱強度；管心距一般在1.8～2.25do之間，推薦使用2do5.1.3輻射管管外徑do及管心距S1⒉S1的設計：增475.1.4輻射室或爐膛尺寸⒈爐膛的高度：

高徑比－爐管的有效長度與中心節圓直徑之比國外：2.5～3.0，國內：1.7～2.5確定：取Lef=(1.7～3.0)D’

5.1.4輻射室或爐膛尺寸⒈爐膛的高度：高徑比－爐管的485.1.4輻射室或爐膛尺寸⒉爐管根數n：

所需爐管總數n應為：

但實際的爐管根數應選為管程數N的整數倍5.1.4輻射室或爐膛尺寸⒉爐管根數n：所需爐管總數n495.1.4輻射室或爐膛尺寸⒊爐膛的直徑D：

根據實際爐管數算出中心節圓直徑D’，再加上2倍的管中心至爐壁的距離（一般距離取1.5do），即為實際爐膛的直徑。即：D=D’+1.5do×2=D’+3do5.1.4輻射室或爐膛尺寸⒊爐膛的直徑D：根據505.1.5遮蔽管無反射錐的空心圓筒爐中對流室下部的第一排管

其表面積和當量冷平面面積應分別計入輻射管的面積和當量冷平面內煙氣對遮蔽管的角系數令其等于1

5.1.5遮蔽管無反射錐的空心圓筒爐中對流室下部的第一排515.2輻射室的校核計算

5.2.1存在的問題5.2.2計算方法5.2.3羅伯－依萬斯(Lobo-Evans)法傳熱速率方程式5.2輻射室的校核計算5.2.1存在的問題525.2.1存在的問題a.輻射室內的燃料燃燒機理尚不清楚；b.發熱面即煙氣的溫度、組成處處不同，即：εg=f(PCO2，PH2O，L，Tg)，PCO2，PH2O=f(r，Z，θ)，Tg=f(r，Z，θ)；c.吸熱面為一灰表面，爐管管壁溫度與管內油品溫度有關，且處處不同；d.吸熱面不連續，爐墻有反射作用5.2.1存在的問題a.輻射室內的燃料燃燒機理尚不清楚；535.2.2計算方法經驗方法：威爾遜·羅伯－霍特爾計算式理論方法羅伯－伊萬斯方法別洛康法區域法熱流量法蒙特卡洛法

√5.2.2計算方法經驗方法：威爾遜·羅伯－霍特爾計算式理545.2.3羅伯－依萬斯(Lobo-Evans)法傳熱速率方程式⒈特點：

①只能計算輻射傳熱量QR及煙氣離開輻射室的溫度Tg；②不能得到煙氣的溫度分布及熱強度分布；③不適用于高徑比Lef/D’>3的情況；④適合于純加熱或熱強度分布較均勻的加熱爐。

5.2.3羅伯－依萬斯(Lobo-Evans)法⒈特點：55⒉基本假定：

Tmax>Tg>Tg’>TR>Tt⒉基本假定：Tmax>Tg>Tg’>TR>Tt56⒉基本假定：

①煙氣在爐膛內的有效輻射溫度Tg等于煙氣離開輻射室溫度Tg’(煙氣在爐膛內充分混合，各處溫度相等，且等于煙氣出口溫度)；②將熾熱的煙氣與火焰看作一發熱面，將管排看作一吸熱面，管壁溫度為管內介質平均溫度加上50℃；

③對流給未敷設爐管爐墻的熱量等于其散熱損失，從輻射的角度將爐墻看成一全反射面；簡化為：在有反射面的情況下，一個發熱面與一個吸熱面之間的傳熱。⒉基本假定：①煙氣在爐膛內的有效輻射溫度Tg等于煙氣離57⒊傳熱速率方程式：

兩黑表面間的輻射換熱：引入F，輻射室內的輻射傳熱速率QRr為：

式中：Tg、Tt－煙氣和管壁的平均溫度，K；Aef－煙氣對管排的有效輻射面積，m2；F－總輻射交換因數。⒊傳熱速率方程式：兩黑表面間的輻射換熱：引入F，輻射室內的58⒊傳熱速率方程式：

輻射室內的對流方式傳熱速率QRC為：式中：αRC－對流給熱系數，W/(m2.K)；ARt－輻射管外表面積，m2。

⒊傳熱速率方程式：輻射室內的對流方式傳熱速率QRC為：式59⒊傳熱速率方程式：

取αRC=11.36W/(m2·K)；F=0.57；ARt≈2Aef。而當量冷平面面積Aef=φACP代入上式，則：其中：φ－煙氣對管排的角系數；ACP－管排所占據的全部面積（包括管間空隙面積），或稱為冷平面面積⒊傳熱速率方程式：取αRC=11.36W/(m2·K)；60⒊傳熱速率方程式：

輻射室中總的傳熱速率QR為：可以看出：故輻射室的傳熱速率方程式為：=f(Tg，Tt)⒊傳熱速率方程式：輻射室中總的傳熱速率QR為：可以看出：61⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：

①冷平面面積ACP及煙氣對管排的角系數φ：

冷平面面積ACP是指管排所占據的全部面積：

煙氣對管排的角系數φ是煙氣輻射給管排的能量所占煙氣輻射總能量的分率,

φ與管排的排列方式（單排或雙排）、管排的受熱方式（單面或雙面）、管排的排列密度（S1/do）有關。⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：①冷平面面積ACP及煙氣對62⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:F是用來修正由于模型偏差而進行修正的參數：⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:F是63⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：②總輻射交換因素F:64⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：③煙氣的黑度εg：εg=f(CO2和H2O的組成，爐膛的形狀和大小,Tg，Tt)↑

與其分壓成正比←取決于燃燒時的α計算：由α查圖7-46(P375)→CO2和H2O的分壓之和查表7-7(P375)→不同形狀氣體層的平均輻射長度

Tg查圖7-47(P376)→εg

→⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：③煙氣的黑度εg：εg=65⒋傳熱速率方程式中各參數的確定：④管壁溫度Tt：管壁溫度與輻射管的熱強度、管內介質的溫度、管內對流傳熱膜系數、管壁的熱阻以及