炉内传热过程是与炉内燃烧过程和烟气流动过程同时进行的,过程复杂,影响因素众多。
Calculationmethod计算方法:
Theorycalculation理论计算
Approximatecalculation近似计算
Semi-empiricalmethod半经验法:运用相似理论分析,并通过大量试验而得出的半经验公式
假定传热过程和燃烧过程分开,引入经验系数修正
炉内传热忽略
火焰和烟气的辐射传热量按某一平均温度计算
辐射传热和热平衡两个代数方程式;1.Furnaceblackness炉膛黑度al
炉膛内火焰有效辐射换热的假想黑度,描述的是火焰与炉壁之间的辐射换热情况。
由于沾污的水冷壁具有一定的辐射能力,不是绝对的黑体,高温火焰辐射到水冷壁的热量并没有被完全吸收;
炉膛黑度不等于火焰黑度ahy
炉膛黑度取决于火焰黑度和水冷壁的热有效系数
计算前提:
将炉内火焰与水冷壁之间的辐射换热关系,看成灰体包壳空腔与凸形灰体组成的封闭系统的辐射换热关系。
对灰体,吸收率=黑度。;1.Furnaceblackness炉膛黑度al
1)Suspensionfiringfurnace
室燃炉:由传热学知道:;1.Furnaceblackness炉膛黑度
2)Stockerfurnace层燃炉
火焰有辐射,火床也有辐射,认为火床是黑体,考虑火床在向水冷壁辐射过程中,有一部分热量被火焰吸收。
则:
Inwhich:;2.Flameblackness火焰黑度ahy
表示火焰的辐射能力radiationcapacity,燃烧产物不同具有辐射能力的介质和含量不同,火焰辐射不同。
1)Influencefactors影响火焰辐射能力的主要因素:
Mediumconcentration介质浓度
Solidfuel固体燃料
Triatomicgas三原子气体
Ashparticles灰粒子
Cokeparticles焦炭粒子
Liquid,gaseousfuels液体、气体燃料:
Triatomicgas三原子气体
Carbonblackparticles碳黑粒子
Fueltype,combustionmethod,andcombustioncondition燃料的种类、燃烧方法及燃烧工况等。;2.Flameblackness火焰黑度ahy(pp.307)
2)火焰被认为是灰体greybody,burnsolidfuel燃用固体燃料时:
where:
k—flameradiationweakenedcoefficient火焰辐射减弱系数,即火焰中各介质成分的辐射减弱系数代数和,1/m.MPa(pp306,根据公式计算);
p—炉膛压力,MPa,取0.1MPa
s—effectiveradiationthickness有效辐射层厚度,m。
3)Burngaseousorliquidfuels燃用气体或液体燃料;3.Furnaceeffectivereleasingheatandtheorycombustiontemperature炉膛有效放热量Ql和理论燃烧温度Tll
1)Furnaceeffectivereleasingheat炉膛有效放热量Ql
每千克计算燃料所带入炉膛的总热量。
其中:Qk-空气带入炉内的热量:
(1)热空气带入炉内的热量(kJ/kg)hotair
(2)冷空气带入炉内的热量(kJ/kg)coolair;2.Theorycombustiontemperature理论燃烧温度Tll定义:假定1千克计算燃料所带入炉膛的有效热量在绝热条件下加热燃烧产物,而使其所能达到的最高温度。即:
3.Averageheatcapacity烟气平均热容量
、——炉膛出口烟气焓、温度(K)。;4.Furnaceradiationcalculation(以管内工质吸热为准)
1)燃烧产物对辐射受热面的有效辐射量:
2)离开炉膛前燃烧产物的放热量:
;4.Furnaceradiationheattransfercalculation
3)Heatbalanceoffurnace炉膛热平衡:
燃烧产物对辐射受热面的有效辐射量=离开炉膛前燃烧产物的放热量;4.Furnaceradiationheattransfercalculation
研究认为存在下列关系:
C和n是与火焰温度场情况有关的