卧式内燃锅中炉热力计算的分析与比较.doc
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1、卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较孙建华(江阴市尚时锅炉有限公司)摘要:通过对卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较,笔者认为:对于粗略的估算,采用南通某一锅炉厂推荐的简易计算法是可行的;需要准确计算时,最好对炉胆采用德国计算方法,对对流受热面按经典的传热方程进行计算较为合适.关键词:卧式内燃锅炉;对流受热面;热力计算;分析与比较.为了分析各种燃油(气)锅炉之间的优缺点和设计出安全可靠又省钢材且热效率高的产品,锅炉的热力计算是很重要的一环.但遗憾的是,多年来由于历史原因和能源政策关系,我们对燃油炉传热计算的经验较少,尤其是对小型燃油(气)炉燃烧室的传热计算不够熟悉.对卧
2、式内燃锅炉,现今小型燃油(气)炉燃烧室(炉胆)辐射传热计算方法的不准确而引起计算值与实际值的较多偏差,除去会影响炉子整体的经济布置外,且在某些情况下还会影响到炉子寿命安全.第二回程以后的对流吸热量Q和受热面H大小是受燃烧室辐射传热量大小制约的.在预先确定好炉子排烟温度和其他条件下,它们取决于燃烧室出口温度.出口烟温低,燃烧室辐射传热量Qf多,对流回程吸热量Qd就减少,所需设计的对流受热面Hd就减少,反之,出口烟温高,Qf减少,Hd增多.当计算方法不准,带来设计计算值e”偏低,而导致Qd,Hd偏小时,则锅炉实际热效率低,严重时达不到设计出力的要求.当设计计算值e”偏高,而引起Qd,Hd偏大时,又
3、会错误的导致锅炉金属耗量增多,成本增大,锅炉整体布置困难.下面分别介绍卧式内燃锅炉炉胆和第二,三回程的热力计算:一,对炉胆的热力计算第二回程以后的传热计算,可以说我们国家有较多的经验和资料,而对于炉胆的辐射传热计算资料甚少.下面简要介绍几种方法:1.简易计算法南通某一锅炉厂将复杂的热力计算加以简化且根据自己的经验,曾推荐一种简易计算方法,该方法计算的炉膛出口烟气温度e”为;0”=【C(Ql/Hf)0.25-32/1.8上式中e”为炉膛出口烟气温度;C系数:对重油取55.3,对天然气取67.1lHf为炉膛辐射受热面积,mlQl:进入锅炉的热量,KJ/h,QI=Q/T1,Q为锅炉输出热量,KJ/h
4、lQ=D(Ibq-IgS),D为蒸发量,Ibq为设计压力下饱和蒸汽焓,IgS给水焓;T1为以燃料低位发热值计算的锅炉热效率.用以上公式计算出炉膛出口烟气温度比较简便,而且一般情况下可以加以推广,它与按德国计算方法相比相差大约3012左右.2.德国计算方法德国计算炉膛传热的基本公式为:QI=Qwl+Qw2+Qw3+Q”=Csf81Atl+82At2+83At3+8f/Af3荨)(Tf/100)一(vv/100)】Qf=Mg(Ia-Ie”)Q1=Qf上面三式中:Q1为总辐射吸收热量Qwl,Qw2,Qw3分别为第一计算段(火焰底部段),第二计算段(火焰段),第三计算段(火焰上部段)壁面吸热量;Q”为
5、炉胆出口烟气热量;Qf为火焰(烟气)放热量;Mg为烟气质量流量lIa为烟气绝热焓lIe”为炉膛出口烟气焓;Cs为黑体辐射系数;8为黑度;At一15为有效辐射受热面;Af为火焰面积;Tw为壁面温度;毛为火焰与烟气间辐射换热系数;Tf为火焰(烟气)平均温度.二,对流受热面的传热计算卧式内燃锅炉对流受热面主要采用纵向冲刷的烟管,其理论计算基础为纵向冲刷烟管的对流换热方程式:Q=cI(o【d+o【f)Ht/Bj上式中,cI为热有效系数,主要考虑受热面的积灰,冲刷情况对传热的影响;o【f为烟气对管壁的辐射换热系数,在第三回程中,由于烟气温度较低,辐射强度小,可忽略不计;o【d为对流换热系数l对光管o【d
6、=0.023入(Wd/u).proC1/dlt为平均温压lW为烟气流速;入为烟气在平均温度下的导热系数;u为烟气在受热面中平均温度下的运动粘度;Pr为烟气在受热面中的平均温度下的普朗特常数;d为受热面的当量直径;Cl为受热面的相对长度修正系数,当L/d>50时,CI=1,L/d<50则查图.当然上述计算是在光管中的对流传热计算,此外南通某一锅炉厂还推荐了一种光管中传热的简化计算,其公式为:0”=tb+(0一tb)/(10.-.B)l其中B=L/【dn(Wpdn)O.2】上式中0”为烟管出口烟气温度;0.为烟管进口烟气温度;tb为介质在设计压力下的饱和温度;L为烟管长度;dn为烟管的
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