加热炉基础知识

1传热的基本方式及内容传热的基本方式有三种，它们是： 热传导； 对流； 热辐射。2热传导及其基本原理热量从物体中温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热，在纯导热过程中，物体的各部分之间不发生相对位移。基础原理：气体的导热是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果。气体分子的与其温度有关，即高温区的分子运动速度比低温区的大，能量水平较高的分子与能量水平较低的分子相互碰撞的结果，热量就由高温处传到低温处，良好的导电体中有相当多的自由电子在品格之间运动，它们也能将热能从高温处传递到低温处。而在非导电的固体中，导热是通过晶格结构的振动来实现的。3、对流及热辐射的含义对流是指流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程，因而对流只能发生在流体中，在化工生产中常遇到的是流体流过固体表面时热能由流体传到固体里面，或者由固体里面传入周围流体，这一过程称为对流传热。热辐射当物质受热而引起其内部原子的复杂激动后就会对外发射出辐射能。这种能量是以电磁波的形式发射出来，并进行传播，当射到另一物体被吸收时，则又转变成热能这种只与物体本身改变有关而引起的热射线的传播过程，称热辐射。4加热炉的辐射源        1)火焰：悬浮着的游离炭。2)烟气；CO2、H20、SO2，N2等。3)炉墙；炉墙温度高于炉管。5. 温度场一物体的内部只要各点间有温度差存在，热就可以从高温度向低温度传导，即产生热流而热流的大小，取决于物体内部的温度分布，物体  (或空间)各点温度在任一瞬间的分布情况，称为温度场。6. 等温面温度相同的点所组成的面积为等温面因为空间任一点不能同时有两个不同的温度所以温度不同的等温面彼此不会相交。7. 导热系数导热系数表示物质的导热能力，是物质的物理性质之一，其数值常和物质的组成、结构、密度、压力和温度等有关。8. 固体的导热系数金属是良导电体因而也是良好的导热体。纯金属的导热系数一般随温度升高而降低金属的纯度对导热系数影响很大，例如纯铜中含有极微量的砷，其导热系数即急剧下降。非金属的建筑材料或绝缘材料的导热系数与其组成、结构的致密程度以及温度有关通常随值随密度的增大或温度的升高而增加。9. 液体、气体的导热系数非金属液体以水的导热系数最大，除水和甘油外，绝大多数液体导热系数随温度的升高而略有减少一般说来，纯液体导热系数比它的溶液的导热系数大。气体的导热系数很小，对导热不利但却对导温有利如软木，玻璃棉等就是因其空隙中有气体存在所以它们的导热系数较小气体的导热系数，随温度的升高而增大。除非气体的压力很高(大于2000大气压)或很低  (小于20毫米汞柱)否则其导热系数实际上与压力无关。10什么叫燃料的发热值1千克原料完全燃料时所放出的热量，称为燃料发热值。单位是千焦千克，发热值有高低发热值之分。高发热值：1千克燃料完全燃烧后，在燃料生成物中所含的水不是气态，而为液态时，所放出的热量则称为高发热值又称理论发热值。低发热值：千克燃料完全燃烧后所放出的热量，减去将燃料中含的水分及燃料燃烧时生成的水分蒸发所用的热量，称为低发热值，又称有效发热值。计算时只采用低发热值。11. 从加热炉火焰上如何判断加热炉烧的好坏燃烧的标准要达到：多火咀、短火焰、齐火苗、火馅不扑炉管，烧油时火焰呈杏黄色，烧瓦斯时火焰呈天蓝色。炉膛明亮燃烧完全，烟囱不见冒烟，违反上述标准都属不正常。  火焰燃烧不正常现象大体有以下几种：1) 燃烧不完全火焰发黄软而无力。火焰根部是深黑色甚至冒黑烟；2) 火焰燃烧不完全，火焰四散乱飘软而无力。颜色为黑色或者冒烟，系空气量过小。3) 火焰不成形，是火嘴堵塞或结焦。4) 所有火焰时长时短，是仪表比例、积分调节不当。5) 火焰发白、硬、跳动、蒸汽、空气量过大。6) 闪火，燃料压力有规则急剧变化。12. 阻火器制造原理管子的直径对火焰的传播速度有明显的影响，一般随着管子直径的增加而增加当达到某个极限值时，速度就不再增加，同样，传播速度随着管子直径的减小而减小，在达到某种小的直径时，火焰就不能传播，阻火器就是根据这一原理制成的。13. 燃烧的条件   1)可燃物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧的物质，均可称为可燃物，如汽油、液化石油气、木材等；2)助燃物凡是能帮助支持燃烧的物质，均称为助燃物，如空气、氯、高锰酸钾等，常见的有空气和氧气；3)着火源，凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源均称作着火源，如明火、磨接、撞击、高温表面、自然发热、化学热、电火花、聚集的日光和射线等。14. 燃烧的条件 可燃物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧的物质，均可称为可燃物如汽油，液化石油气、木材等；                                 助燃物，凡是能帮助支持燃烧的物质均称为助燃物，如空气、氯，高锰酸钾等，常见的有空气和氧气； 着火源，凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源，均称作着火源，如明火、磨擦、撞击、高温表面、自然发热、化学能、电火花、聚集的日光和射线等。15燃烧的形式及其含意由于可燃物质存在的状态不同，可分为均一系燃烧和非均一系燃烧，非均一系燃烧，指的是燃烧反应在同一相中进行，如氢气在氧气中燃烧，与此相反是非均一系燃烧如石油、木材、塑料等固体和液体的燃烧。16.  物质的着火点、自然点和闪点的关系1）易燃液体的着火点约高于闪点15，而闪点愈低，二者的差数愈小。2）液体燃料的比重越小，闪点越低而自燃点越高；液体燃料的比重越大，则闪点越高而自然点越低。17液体的燃烧速度的表达方式液体的燃烧速度取决于流体的蒸发。其燃烧速度有两种表示方式：一种是以每平方米面积上一小时烧掉的液体重量来表示，称为流体燃烧的重量速度。一种是以单位时间内烧掉液体层的高度来表示，称为液体燃烧的直线速度。18管式加热炉在石油化工厂装置内所用的加热炉，都是通过管道将油品或其它介质进行加热的，故称管式加热炉，为简化起见通常称加热炉或炉子。19自然通风加热记和强制通风加热护利用烟囱的抽力吸入燃烧空气，并将烟气排出的加热炉称为自然通风加热炉。燃料燃烧所需要的空气是用通风机送入，而烟气则通过烟囱抽力排出的加热炉称为强制通风加热炉。20. 弯头箱弯头箱是指内面设有保温层,与烟气隔开,用于将一定数量的弯头或集合管封闭的箱体。车箱钵上设有带铰链的或可拆卸的门盖，以便打开进行操作。21. 炉管表面热强度  在l小时内，每1米炉管表面积所吸收的热量，叫炉管的表面热强度，单位为千焦米2时。                、22. 加热炉分类目前加热炉的分类在国内外均无统一的划分方法，习惯上最常用的有两种:一种是从炉子的外型来分，如箱式炉、斜顶炉、圆筒炉、立式炉等;另一种是从工艺用途上来分，如常压炉、减压炉、催化炉、焦化炉、制氢炉,沥青炉等。                                      除以上划分之外，还有按炉室数目分类的，如双室炉、三合一炉、多室炉等；按传热方法而分类的纯辐射炉、纯对流炉、对流一一辐射炉等；按受热方法不同而分类的单面辐射炉及双面辐射炉等等。23目前常用的加热炉形式目前常用的加热护有圆筒炉、立管立式炉,卧管立式炉等。24. 加热炉分辐射室和对流室原因1）加热炉的辐射室有两个作用：是作燃烧室；二是将燃烧器喷出的火焰、高温油气炉墙的辐射传热通过炉管传给介质这种炉子主要靠辐射室内的辐射传热；小部分靠对流室的对流传热,这只占整个传热的10左右。  2）对流室的主要作用是:在对流室内的高温气以对流的方式将热量传给炉管内的介质，在对流室内也有很小一部分烟气及炉墙的辐射传热。如果一个加热炉只有辐射而无对流式的话，则排烟温度很高,造成能源浪费操作费用增加经济效益降低，为此，在设计加热炉时，通常都要设置对流室，以便能充分回收烟气中的热量。25加热炉不采用纯对流型炉原因纯对流炉需要的传热面积大，管材用量多，靠近护膛的管子不仅接受辐射热，而且还接受对流热，管子容易烧坏，油品也易结焦，所以一般不采用纯对流炉而用辐射一对流型炉，这种炉型，先从辐射  室接受大量的辐射热，把烟气度降低一些，然后进入对流室，再从对流室吸收烟气的余热，因而提高了炉子的热效率。26燃料燃烧的热量是怎样传给管内介质的加热炉在运行时，燃料燃烧所产生的热量通过管壁传给管内油品，以供给油品升温气化所吸收的热量。在辐射室的燃烧器所喷出的火焰(包括发光火焰和不发光火焰)，对炉管起着辐射传热作用；而高温烟气在通向辐射室出口进入对流室时冲刷护管对护管起着对流传热作用炉管的管壁起着导热作用把热量由炉管外壁传到内壁，再传到油品。从上面分析可以看出：在辐射室内护管的传热有三种方式：辐射、对流和导热，在相同的部位各由一种或几种传热方式起着作用，在几种传热方式起作用的场合，必有一种传热方式起着主导作用，在炉管外壁，以火馅、烟气、护墙  的辐射传热为主，烟气的对流传热为辅，在辐射室的炉管以辐射传热为主，对流传热为辅，在对流室内则以对流传热为主。27加热炉的主要工艺指标热负荷;炉膛温度;护堂热强度;炉管表面热强度;加热炉的热效率;油品在管内的流速及压力降。28加热炉设计热负荷和计算热负荷的关系在设计加热炉之前，根据炉子进出口温度及处理量，计算出加热炉所需要的热负荷，为了使炉子能充分适应处理量的变化，往往取设计热负荷为计算热负荷的1.15倍。29辐射管热强度与那些因素有关辐射管热强度是每平方米辐射炉外表面在每小时内传入的热量，单位是千焦米2时。  影响辐射管热强度有以下因素。1）沿炉管四周受热不均匀；一排沿炉壁布置的炉管每根管子向火面主要受火焰及高温烟气的辐射热量而背火面主要受炉壁的反射热向火面最前面一点的热强度最高，其它各点的热强度则逐渐降低例如最高点的热强度为1，则整个圆周的平均热强度仅为0.562，如果热强度为1的一点是充分发挥了炉管的最大作用则对圆周来说，管子表面利用率只有56.2左右。2）沿炉管长度受热不均匀：立管加热炉仅在下部烧火时，一般在炉管  的下部和中部热强度最高。炉管上下不均匀程度与管子及火焰长短和燃烧器  距炉管的距离等因素有关，一般不均匀系数(最大平均)为1.21.5。3) 加热介质温度的影响：在炉膛温度一定时，管内介质温度不同则炉管的热强度也不同，管内介质温度越高由于管外烟气与管内介质之间的温差小所以传进去的热量就少，即热强度低；反之，管内介质温度越低，则热强度就越高，在设计时，热强度通常根据介质进出辐射管的平均温度来定的。4) 局部死角：每根护管火焰的相对位置直接影响着各个炉管朗传热量。圆筒炉炉管沿炉壁呈圆周排列，火嘴位于中间，可以认为每根炉管的传热量是均匀的，对于方箱炉角上炉箱传热量比中间炉管传热量少，出现局部死角所以炉管之间的传热量是不同的。30. 对流管热强度与哪些因素有关对流管热强度是根据管内及管外的各种数据计算出来的。影响传热系数的因素如下：管外：烟气重量流速越大外膜传热系数越高；对流平均烟气温度越高外膜传热系数越大；对流管外径越小，外膜传热系数越高。管内：介质的质量流速越大，内膜传热系数越高；介质的粘度越小，内膜传热系数越大.对流管热强度虽然受管内管外各种因素的影响，但管内为液体时，控制总传热系数的主要因素还是管外条件，管内条件影响不大，一般管内液体油品内膜传热系数为25125024千焦米2时度；而外膜传热系数仅为126千焦米2时度左右。总传热系数总是小于外膜传膜