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管式加热炉 第六节 对流室的传热计算

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  • 卖家[上传人]:tia****nde
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  • 上传时间:2019-01-17
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    • 1、第6节 对流室的传热计算,6.1 概述 6.2 对流室的计算,6.1 概述,6.1.1 对流室的作用及特点 6.1.2 对流室的主要计算内容,6.1.1 对流室的作用及特点,作用:降低排出烟气的温度; 减少加热炉因为烟气排空而带来的热损失; 提高加热炉的热效率,特点:以对流传热为主; 烟气除与炉管进行对流传热外,其辐射传热也占据很大份额; 对流室的炉墙参与辐射换热过程,6.1.2 对流室的主要计算内容,目的:确定对流室的传热面积Act; 确定对流室炉管表面平均热强度qc,方法:与在第五章传热中的计算方法类似; 但既考虑对流传热,又要考虑辐射传热; 计算过程更为复杂,6.2 对流室的计算,6.2.1 对流室的可选尺寸 6.2.2 对流室尺寸的确定 6.2.3 对流室传热面积Act的确定 6.2.4 过热蒸汽管的计算,6.2.1 对流室的可选尺寸,燃料中含重金属较少时:一般采用钉头管或翅片管,以增加换热面积强化传热; 采用较劣质燃料时:采用光管,因其生成的灰比较多;采用钉头管、翅片管,污垢热阻会由于灰尘迅速集结而急剧增加;,炉管的型式:,注:无论采用哪种管子型式,在对流室中都应安装吹灰装置

      2、,以减小污垢热阻。,6.2.1 对流室的可选尺寸,对流室炉管排列方式与换热器中一样,有正三角形排列和正方形旋转45o排列,一般采用正三角形排列。,炉管的排列方式:,6.2.1 对流室的可选尺寸,光管:管间距S1=(1.52)dc,对流室最小截面处烟气的质量流速Mg=1.52kg/(m2S); 钉头管:管间距S1=(22.4)dc,质量流速Mg=24kg/(m2S)。 一般情况下,多采用S1=2dc。,管间距:,6.2.1 对流室的可选尺寸,对流室管径尺寸同辐射室,尺寸范围为60152mm,多采用60150mm。 在对流室为水平放置的圆筒炉内,对流室通常选用与辐射管相同的直径及相同的管程数。,管径:,6.2.2 对流室尺寸的确定,对流室宽度S:,式中:dc对流管的外径; nW每排对流管根数; S1管心距; 3dc相当于最外侧的对流炉管与对流室炉墙之间的距离。,6.2.2 对流室尺寸的确定,长度L:,式中:mg 烟气的质量流量,kg/h; af 每根光管或钉头管所占的流通截面积,m2; nW 每排对流管的根数; Lc 对流管有效长度,m。,烟气的质量流速 :,对流管有效长度:,6.2.2

      3、对流室尺寸的确定,对流室的高度HC:,HC由对流室炉管的排数(传热面积)而定:,其中:,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,计算思路和换热器传热面积的计算思路一样。设对流室热负荷为Qc,对数平均温差为tm,总传热系数为Kc,则有:,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,对流室的热负荷:,说明:对流室的热负荷等于加热炉的总热负荷Q减去辐射室热负荷QR ; 遮蔽管包括在辐射室中; 对流室中敷设有过热蒸汽管,这部分蒸汽所吸收的热量,应记在对流室的热负荷中。,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,2.对数平均温差tm:,为确保对流传热,烟气出对流室的温度1与管内介质入炉的温度1要保持适当的温差,并据此来确定烟气出对流室的温度(推荐温差为100150)。,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,3.总传热系数的Kc的计算:,管内介质的对流传热系数i:,单相流,管内,受迫运动, 西德尔泰特准数式:,说明:,a.、t管内介质在平均温度和管壁温度下的粘度,Pas;,b.使用条件:Re104,0.760,特别适用于粘性流体。对于空气,应用0.023代替0.027;,c.若关键性热阻在气膜,可选经

      4、验数据,如:当管内为原油时:i=1163W/(m2K);裂化原料:i=930W/(m2K);重油:i=698W/(m2K);,d.加热炉炉管内的结垢热阻Ri可查附录,故包括Ri在内的管内对流传热膜系数为:,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,3.总传热系数的Kc的计算:,管外综合传热系数o:,炉墙的辐射系数ow,o,烟气的对流传热膜系数oc,烟气的辐射系数or,A烟气的对流传热膜系数oc:,a努塞尔(Nusselt)准数方程式:,式中:a与管束的排列形式有关的系数, 正三角形排列时,a=0.33;正方形排列时,a=0.26; Gg 烟气在最小截面处的质量流速,kg/(m2s); dc 对流管的外径,m。,应用条件:烟气的雷诺数Reg30000,A烟气的对流传热膜系数oc:,b. 蒙拉特(Monrad)准数方程式:,钉头管和翅片管:,光管:,A烟气的对流传热膜系数oc:,c布里吉什(Briggs)准数方程式:,式中:S翅片与翅片的间隙,m; X翅片高度,m。,环形(横向)翅片管 ,正三角形排列的管束:,B烟气的辐射系数or:,式中:t管壁的黑度,t=0.9; g气体的黑度; g 气体的吸收率; Tg,Tt分别为气体和管壁的温度,K。,C炉墙的辐射系数ow:,式中:Tt管壁平均温度,K; t、w分别为管壁和炉墙的黑度。,综上所述,管外综合传热系数 :,管外的结垢热阻:,烧气体燃料或带有吹灰装置的烧液体燃料的炉子 : 不大于0.0043m2K/W,没有吹灰装置的采用液体燃料的加热炉: 一般取为0.0086 m2K/W,故包括Ro在内的管外综合传热系数为:,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,3.总传热系数的Kc的计算:,对流室的总传热系数Kc:,忽略金属壁热阻:,6.2.3 对流室传热面积Act的确定,对流管的表面积、总排数及表面热强度:,表面积:,总排数:,表面热强度:,6.2.4 过热蒸汽管的计算,作用:提高加热炉的热效率,排列: 需根据温差合理安排,尽量将其放置在烟气温度不超过450之处,这样就可以使用碳钢管; 管程数应采用偶数,以便使进出口联接都安置在炉子的同一侧。,6.2.4 过热蒸汽管的计算,总传热系数:,式中:烟气对管束的综合放热系数; 水蒸汽的对流传热膜系数:,MW管内过热水蒸汽的质量速度; di过热水蒸汽管的内径,m。,

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