18.4.1 炉墙内壁最高温度和平均温度的计算
炉墙内壁最高温度的计算用以正确地选用炉墙耐火材料,炉墙内壁平均温度的计算用以确定炉墙各层温度分布、核定锅炉外壁温度和锅炉的散热损失。
图18.12 炉墙最高温度的位置
炉膛中有水冷壁遮护的炉墙内壁温度是不均匀的,管子正背后的温度最低,两管子间A点的温度最高(见图18.12),就以此点温度作为炉墙内壁的最高温度。炉墙内壁最高温度与炉墙和水冷壁管中心距离e有关,当e很大时,管子对炉墙的热影响已基本不存在,火焰对炉墙的照射是均匀的,这时就不存在炉墙内壁的最高温度,只有炉墙内壁平均温度。
令
式中:a为相对节距,a=s/d。
只有当e≤e′时,才计算炉墙内壁最高温度,当e>e′时,只计算炉墙平均温度,并据此选用炉墙的材料和厚度。
炉墙内壁最高温度为
炉墙内壁平均温度为
式中:T1,T2,T3为火焰、管壁及炉墙的绝对温度,K;a1,a2为火焰、管壁的黑度;xA1,xA2为由炉墙最高温度点A点到火焰及管壁的角系数;x12为火焰与管壁之间的平均角系数。
计算公式中各量的计算值按以下规定确定:
1.火焰温度T1
火焰温度T1一般直接取自锅炉热力计算,亦可按下述原则确定:
(1)计算火焰中心附近的炉墙内壁最高温度时,取
式中:Tc为燃料燃烧温度,K;Ta为理论燃烧温度,K。
(2)计算炉膛其它部位的炉墙内壁最高温度时,取
式中:T″l为炉膛出口烟气温度,K。
(3)计算炉顶部位炉墙内壁最高温度时,取
(4)计算冷灰斗部位炉墙内壁最高温度时,取
式中:Thd为冷灰斗处烟气温度,一般可取1073~1173K。
(5)计算炉膛部位炉墙内壁平均温度时,T1按式(18.5)计算。
(6)计算对流烟道部位炉墙内壁平均温度时,取
式中:T′,T″为烟道进出口烟气温度,K。
2.火焰黑度a1、水冷壁管黑度a2
火焰黑度a1与炉内燃烧状态有关,一般按锅炉热力计算取值。水冷壁管黑度a2可由表18.12查取。
表18.12 受热面及炉墙黑度
3.管壁温度T2
在炉墙热力计算中,管壁温度T2一般取管壁向着炉墙面的平均温度,常近似地按管内工质温度t加上一个附加值Δt来计算,即
T2=t+Δt+273
式中:t为管内介质温度,℃。对管内有汽水混合物的炉膛水冷壁,t就是饱和温度;Δt为温度附加值,℃。对于光管水冷壁Δt=60℃;对于壁式辐射过热器Δt=70℃;对于对流过热器Δt=40℃;对于省煤器Δt=30℃。
4.角系数xA1、xA2及x12
角系数xA1是由最高温度的A点到火焰的角系数,其值与水冷壁相对节距a=s/d及参数c=有关,在a和c已知时可从图18.13查取,也可用下列公式计算:
图18.13 确定角系数xA1的曲线
xA2是由最高温度的A点到水冷壁管的角系数,式如:
角系数x12是火焰到水冷壁管的平均角系数,与水冷壁结构和管子相对节距有关,其值可由图18.14查取,或用下式计算:
无水冷壁遮护的烟道炉墙的内表面温度计算式为:
式中:x32为炉墙与管族的角系数,在管族排数很多时,x32≈1;a1为烟道中烟气的黑度;qd为烟道炉墙内壁面对流换热强度,W/(m2.℃)。计算式为
图18.14 确定角系数x12的曲线
1—紧挨炉墙的水冷壁;2—半埋入炉墙的水冷壁
式中:q5为烟道炉墙外壁面的散热强度,W/(m2·℃)。计算式为
式中:C3为炉墙壁的辐射系数,W/(m2·℃)。计算式为
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