關于對流受熱面傳熱計算第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三本章內容：1、傳熱計算的3個基本方程（傳熱方程、煙氣和工質的熱平衡方程）；2、傳熱方程中各項變量的計算（溫差、傳熱系數、污染系數、傳熱面積）。第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三第十章對流受熱面傳熱計算第一節對流傳熱計算的基本公式對流傳熱的特點1、就對流傳熱本身而言考慮溫度的影響考慮氣流速度的影響2、同時需考慮管間煙氣的輻射影響3、靠近爐膛出口的受熱面，需考慮直接接受爐內輻射傳熱的影響（下一章：半輻射式受熱面）第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三第十章對流受熱面傳熱計算第一節對流傳熱計算的基本公式對流傳熱計算的基本任務

設計計算：已知對流受熱面的吸熱量，求該受熱面的結構尺寸。

校核計算：已知受熱面的結構尺寸，校核該受熱面的進出口參數。第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三對流傳熱的基本方程式一、煙氣對流放熱量二、工質對流吸熱量三、對流傳熱量熱平衡：第十章對流受熱面傳熱計算第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三順流或逆流（或五次以上交叉流按順流計算）：對數平均溫差端差之比tlar/tsma1.7，則可采用算術平均溫差混合流（圖10-4）和交叉流（圖10-5，管式空氣預熱器）：按逆流傳熱溫壓乘修正系數任何復雜的流動方式，當順流溫壓和逆流溫壓之間滿足tpar0.92tcou第十章對流受熱面傳熱計算第二節傳熱溫壓第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、管式承壓受熱面傳熱系數

忽略金屬管壁的熱阻和不計管內結垢第十章對流受熱面傳熱計算第三節傳熱系數第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三燃用固體燃料時，錯列布置的橫向沖刷光管管束（可用于省煤器），其灰層熱阻用灰污系數考慮

其余情況下采用熱有效系數（,管子污染狀況下的傳熱系數與清潔狀況下的傳熱系數的比值）法計算受熱面的傳熱系數管內為水、汽水混合物或超臨界壓力以上的過熱蒸汽，可簡化為

第十章對流受熱面傳熱計算第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、擴展表面式承壓受熱面傳熱系數外表面擴展式受熱面較多地采用鰭片式和肋片式（一般用于省煤器以強化煙氣側的傳熱），對省煤器，按煙氣側全部表面積計算傳熱系數。 f為鰭片或肋片效率；hs為鰭片管或肋片管的受熱面效率。第十章對流受熱面傳熱計算第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三三、空氣預熱器傳熱系數采用受熱面的利用系數來綜合考慮灰分的污染、氣流對受熱面沖刷的不完善等的影響。

管式空氣預熱器回轉式空氣預熱器

x1、x2分別為煙氣、空氣流通截面積份額。

結合ξ，π：（灰層熱阻、沖刷不均，不穩定換熱）,與轉速有關第十章對流受熱面傳熱計算第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三放熱系數計算涉及：煙氣對管壁的放熱系數1和管壁對受熱介質的放熱系數2。煙氣對管壁的放熱系數1，一般包括煙氣的對流放熱系數c和管間煙氣容積的輻射放熱系數r。影響對流放熱系數的因素氣流流速溫度管子尺寸管束沖刷方式管束布置方式物性參數第十章對流受熱面傳熱計算第四節放熱系數第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三由于影響因素很多，工程上是應用相似理論來進行分析得出放熱系數公式，對于鍋爐各受熱面，煙氣、空氣、蒸汽、水等介質的流動均為強迫流動。在不考慮自然對流影響的情況下，穩定對流放熱具有下列關系：一、光管對流受熱面的對流放熱系數1.（煙氣）橫向沖刷順列管束錯列管束第十章對流受熱面傳熱計算第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三2.縱向沖刷（蒸汽和管式空氣預熱器中的介質）超臨界水和蒸汽的放熱系數[公式10-39，10-40]二、擴張受熱面的對流放熱系數（用于省煤器）三、回轉式空氣預熱器的對流放熱系數定性尺寸：蓄熱板的當量直徑（表10-7）；定性溫度：進出口流體均溫。 C取決于蓄熱板的型式。第十章對流受熱面傳熱計算第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三四、輻射放熱系數

煙氣和灰污壁面之間的熱交換qR，應為多次吸收和反射的結果。為簡化起見，僅考慮一次吸收的能量，但用加大壁面黑度的辦法來對多次吸收進行補償。把壁面黑度取為實測灰污壁面黑度2與絕對黑體的黑度之間的平均值即，(2

+1)/20.9，這樣，煙氣輻射放熱系數（適合于含灰氣流）第十章對流受熱面傳熱計算第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三煙氣黑度介質的吸收減弱系數輻射層有效厚度第十章對流受熱面傳熱計算第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三灰污表面溫度

對墻式受熱面和對流過熱器 對省煤器對于入口煙溫’>400℃的省煤器，取T＝60℃，當’<400℃時值可相應減小，但不低于T＝25℃。第十章對流受熱面傳熱計算第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三第十章對流受熱面傳熱計算第五節污染系數、熱有效系數、利用系數和鰭(肋)片效率在對流受熱面的傳熱計算中，用來表示受熱面的灰污程度有三種系數：一、污染系數二、熱有效系數三、利用系數四、鰭（肋）片效率（圖10-12）第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三污染系數定義適用于固體燃料錯列布置管束，用經驗式計算或查圖第十章對流受熱面傳熱計算第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、污染系數（灰污系數）：灰層的熱阻。（式10-19,60）計算：（式10-61~63）（1）與灰的粒徑成反比；（2）與煙氣流速成反比；（3）與縱向相對節距成正比；（4）與管徑成正比；（5）與積灰類型、是否吹灰有關。（表10-3）第十章對流受熱面傳熱計算第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、熱有效系數

：有灰層的K與沒有灰層的K0之比。（式10-21）適用于燃用固體燃料的順列光管管束(表10-4)燃用液體、氣體燃料的所有光管管束計算：（表10-4）影響因素：類同ε。第十章對流受熱面傳熱計算第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三利用系數考慮氣流對受熱面橫向沖刷不完善（均勻性程度）的影響。對于大容量鍋爐，煙氣對過熱器、再熱器、省煤器都是橫向沖刷，均勻性較好，ξ＝1.0（式10-30）。對于空預器，考慮氣流沖刷不完善以及受熱面灰污染、漏風等因素綜合影響。查表10-5。第十章對流受熱面傳熱計算第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三三、利用系數ξ：受熱面積得到利用（受煙氣沖刷）的程度。

1、ξ的應用：（1）影響煙氣側放熱系數a1；（式10-30）（2）空氣預熱器：（式10-28,29）

ξ包括了Ψ的影響，并直接放在K中。

2、空氣預熱器中，對ξ的附加影響因素

（1）管式空氣預熱器的中間管板數；（2）燃料含硫、進口風溫；（3）漏風。四、鰭（肋）片效率第十章對流受熱面傳熱計算第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、對流受熱面的面積

當管式受熱面按平壁公式計算傳熱系數時，為減少誤差，應按下述原則確定受熱面的面積H：當壁面兩側的放熱系數相差懸殊時，取放熱系數較小一側的管子表面積作為計算受熱面積。當管子壁面兩側的放熱系數同屬一個數量級，相差不大時，則取相應于管子平均直徑的面積作為計算受熱面積。第十章對流受熱面傳熱計算第六節對流受熱面的面積、介質流速、流通截面積和附加受熱面第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三24一、對流受熱面的面積

過熱器、再熱器和省煤器：H=管子外表面積管式空預器：H=煙氣側和空氣側的平均表面積再生式空預器：H=2×蓄熱板面積附加受熱面：H=爐墻面積×角系數（膜式壁角系數為1.0）第十章對流受熱面傳熱計算第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、介質流速和流通截面積介質流速煙氣空氣蒸汽流通截面積管內介質流動管外煙氣橫向沖刷煙道截面變化時取幾何平均第十章對流受熱面傳熱計算第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三三、回轉式空氣預熱器的受熱面積、流通截面積和當量直徑

1、轉子有效截面積Fa

（式10-71）

2、受熱面積（式10-72）

3、各分倉流通截面積（式10-74）受熱面占據的截面積（式10-75）

4、當量直徑

（式10-76）第十章對流受熱面傳熱計算第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三四、附加受熱面的計算（1）附加受熱面積超過5%的主受熱面：附加受熱面單獨計算。計算時：

1）傳熱溫差：

a與主受熱面并行布置：

b布置在主受熱面之后：

2）傳熱系數：同主受熱面傳熱系數；

3）允許的誤差：

（主受熱面：）（2）附加受熱面積不超過5%的主受熱面：合并到主受熱面中計算。第十章對流受熱面傳熱計算第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、對流受熱面傳熱計算的基本步驟已知：受熱面的結構尺寸，進口煙氣溫度，進口工質溫度。求：出口的煙氣溫度，出口工質溫度，以及受熱面的吸熱量。第十章對流受熱面傳熱計算第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三29對流傳熱計算的基本步驟由基本的結構尺寸求計算受熱面積H，煙氣的流通截面F，

工質的流通截面f，有效輻射層厚度S。假定煙氣的出口溫度”，求出口煙氣焓I”。求出煙氣的對流放熱量Qcre，若吸收爐膛的輻射傳熱，則需

求出吸收爐膛的輻射熱Qr。由Qcre=Qcab，求出工質的出口焓I”，并查得溫度t”。求平均傳熱溫壓Δt求煙氣流速wg、工質流速w求煙氣側的對流放熱系數1求工質側的對流放熱系數2第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三對流傳熱計算的基本步驟求煙氣黑度1求灰污壁溫T2求煙氣側輻射放熱系數r根據燃料種類、受熱面布置選取污染系數、熱有效系數、利用系數求傳熱系數K求對流傳熱量Qctr校核則計算滿足要求,否則重新假設煙氣出口溫度（第2步）計算。第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三31對流傳熱計算的三個基本公式；空氣預熱器的放熱、吸熱公式和漏風的影響；傳熱溫壓的計算及其條件;傳熱系數的定義和各主要受熱面計算時傳熱系數公式的具體形式;對流放熱系數和煙氣輻射放熱系數的計算；污染系數、熱有效系數和利用系數的意義和應用;各種對流受熱面面積的計算；擴展受熱面的傳熱計算及其特點。本章小結第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三對承壓受熱面，漏風的焓取冷空氣焓。管式空氣預熱器（漏風焓按進出口空氣平均溫度計算）回轉式空氣預熱器（分冷、熱段）采用煙氣擋板時平行煙道內受熱面煙氣對流放熱量第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三1、計算式

kJ/kg(燃料)2、說明

1）煙氣總的放熱量：？？

2）空氣預熱器漏風溫度：(tha+tca)/2；

3）只有份額為g的煙氣量流過該受