对流受热面换热计算解析
粗略核算垃圾焚烧余热锅炉对流受热面面积的计算方法
粗略核算垃圾焚烧余热锅炉对流受热面面积的计算方法摘要：随着城市化加快和人口增长，垃圾产量逐年增加，垃圾填埋场饱和，土地紧缺，是各国政府在处理垃圾时面临的主要痛点。
垃圾焚烧发电项目近年快速发展，逐渐受到世界各国关注。
在一些发达国家，该技术已成为垃圾处理的主要方式。
本文介绍了垃圾焚烧余热锅炉对流受热面的组成和作用。
并且根据各对流受热面吸热量大小、受热面积和温压，算出各受热面平均的换热系数，可根据这两项数值及厂家提供的设计计算书，大概推算出各对流受热面面积，与实际进行对比，粗略判断其设计是否合理。
1.对流受热面简介垃圾焚烧余热锅炉的对流受热面主要包括过热器、省煤器和蒸发器。
对流受热面布置在锅炉对流烟道中，主要以对流换热方式接受烟气热量并传递给工质的受热面。
受热面是指汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积，即烟气与水（或蒸汽）进行热交换的表面积，用H表示，单位是平方米。
受热面的大小，工程上一般以烟气放热的一侧来计算。
1.过热器简介过热器是余热锅炉重要的组成部分，它的作用是提高电厂循环热效率。
过热器把饱和蒸汽加热到具有一定过热度的合格蒸汽，并要求在锅炉负荷变动时，保证过热蒸汽的温度在允许范围内波动。
过热器的形式较多，按照传统方式，过热器可分为对流、辐射及半辐射（也称为屏式受热面）3种形式。
垃圾电厂的余热锅炉仅采用对流式过热器，对流式过热器主要以对流换热的方式来传递热量，布置在水平烟道或者垂直烟道中，它的结构多为蛇形管，过热器两侧的烟气温度偏差小于20度。
对流过热器的形式如下：(1)对流过热器按布置形式有立式和卧式两种。
(2)对流式过热器按管子的排列方式可分为顺列和错列两种类型。
顺列布置传热系数小于错列布置，而错列布置时管壁的磨损比顺列布置严重。
过热器常采用顺列布置，以便于吹灰。
(3)按烟气和管内蒸汽的流向，对流式过热器分为顺流、逆流和混合流3种类型。
逆流布置具有最大的传热温差，可以节省金属消耗，但蒸汽的高温段恰恰是烟气的高温区域，该处的金属壁温很高，工作条件最差。
对流换热系数经验公式(二)
对流换热系数经验公式(二)对流换热系数经验公式1. 引言对流换热是指通过流体（常为气体或液体）与固体接触而发生的热量传递过程。
在工程和科学领域，人们需要计算对流换热系数以预测和优化热传递过程。
对流换热系数经验公式是一种经验关系，能够在缺乏详细流体力学和热力学特性数据时提供近似值。
2. 常见对流换热系数经验公式以下是一些常用的对流换热系数经验公式及其应用领域。
努塞尔数（Nu）公式努塞尔数是对流换热系数的无因次表示，定义为传热系数（h）与传导系数（k）的比值。
常见的努塞尔数公式有：•冷管壁（Re<2x10^5）：Nu = * Re^ * Pr^–这个公式适用于水或气体在圆管内的对流换热。
–Re是雷诺数，Pr是普朗特数。
•流动介质为空气：Nu = * Re^ * Pr^–这个公式适用于空气在管内的对流换热。
辐射换热公式对于辐射换热，可以使用斯特凡—玻尔兹曼定律，例如：•辐射换热系数（hr）= ε * σ * (T1^2 + T2^2) * (T1 + T2)–hr是辐射换热系数，ε是辐射率，σ是斯特凡—玻尔兹曼常数，T1和T2是物体的绝对温度。
–这个公式适用于通过辐射传热的情况。
3. 示例说明下面通过两个示例来说明对流换热系数经验公式的应用。
冷管内的对流换热假设有一根内径为10mm的铜管内流动的水流体，当水的流速为1 m/s时，根据努塞尔数公式可以计算出对流换热系数：Nu = * Re^ * Pr^ = * (ρ * V * D / μ)^ * (μ * Cp / k)^其中，ρ是水的密度，V是流速，D是管径，μ是动力粘度，Cp是比热容，k是导热系数。
假设水的温度为20°C，根据水的性质数据，可以计算出相关的参数值，代入公式得到对流换热系数。
辐射换热假设有两个热源，温度分别为500°C和200°C，它们之间的辐射换热系数可以用斯特凡—玻尔兹曼定律计算：hr = ε * σ * (T1^2 + T2^2) * (T1 + T2)假设热源的辐射率为，则代入公式可以计算出辐射换热系数。
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数PPT.
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 式中 Δ t—流体与壁面的温差，℃； F—对流换热表面面积，m2； α —对流换热系数，简称换热系数，W/m2.℃。 2.对流换热系数及意义 对流换热系数α 的大小反映对流换热的强弱，在数值上 等于当流体与壁面温差为1℃时，单位时间单位壁面面积上的 对流换热量。
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 1.对流换热计算的基本计算公式 前面讲过，流体和固体壁面间的热量传递，称为对流换 热。对流换热是流体导热与对流综合作用的结果。 对流换热热流量采用牛顿冷却公式计算
tF
或写成
W
（1）
t t W 1 R F
（2）
1 R 称对流换热热阻；℃/W （3） F
ห้องสมุดไป่ตู้
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数PPT.
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Байду номын сангаас或写成
W
（1）
t t W 1 R F
（2）
1 R 称对流换热热阻；℃/W （3） F
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 式中 Δ t—流体与壁面的温差，℃； F—对流换热表面面积，m2； α —对流换热系数，简称换热系数，W/m2.℃。 2.对流换热系数及意义 对流换热系数α 的大小反映对流换热的强弱，在数值上 等于当流体与壁面温差为1℃时，单位时间单位壁面面积上的 对流换热量。
对流换热系数及意义对流换热系数的大小反映对流换热的强弱在数值上等于当流体与壁面温差为1时单位时间单位壁面面积上的对流换热量
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 1.对流换热计算的基本计算公式 前面讲过，流体和固体壁面间的热量传递，称为对流换 热。对流换热是流体导热与对流综合作用的结果。 对流换热热流量采用牛顿冷却公式计算
物理换热量计算公式
物理换热量计算公式热量是物体内部分子运动的能量，当物体处于不同温度的环墶中时，热量会通过热传导、对流和辐射等方式进行传递。
在物理学中，我们可以通过一些公式来计算热量的传递和换热量的大小。
本文将介绍一些常见的物理换热量计算公式，并对其进行详细的解析和应用。
1. 热传导换热量计算公式。
热传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传递的过程。
在热传导过程中，换热量可以通过以下公式进行计算：Q = k A ΔT / d。
其中，Q表示换热量，k表示热传导系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差，d表示传热距离。
这个公式表明，换热量与传热系数、传热面积、温度差和传热距离都有关系。
当传热系数越大、传热面积越大、温度差越大、传热距离越小时，换热量就会越大。
2. 对流换热量计算公式。
对流是指热量通过流体的流动传递的过程。
在对流换热量计算中，可以使用以下公式：Q = h A ΔT。
其中，Q表示换热量，h表示对流换热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。
这个公式表明，对流换热量与对流换热系数、传热面积和温度差有关。
当对流换热系数越大、传热面积越大、温度差越大时，换热量就会越大。
3. 辐射换热量计算公式。
辐射是指热量通过电磁波传递的过程。
在辐射换热量计算中，可以使用以下公式：Q = εσ A (T₁^4 T₂^4)。
其中，Q表示换热量，ε表示辐射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，A表示传热面积，T₁和T₂分别表示两个物体的温度。
这个公式表明，辐射换热量与辐射率、传热面积和温度差的四次方有关。
当辐射率越大、传热面积越大、温度差越大时，换热量就会越大。
4. 总换热量计算公式。
在实际的换热过程中，通常会同时存在热传导、对流和辐射等多种换热方式。
此时，可以使用以下公式来计算总换热量：Q = Q₁ + Q₂ + Q₃。
其中，Q₁、Q₂和Q₃分别表示热传导、对流和辐射的换热量。
这个公式表明，总换热量等于各种换热方式的换热量之和。
通过这个公式，我们可以综合考虑各种换热方式对换热量的影响，从而更准确地计算换热量的大小。
对流换热量计算公式
对流换热量计算公式对流换热是物体或空气内气体粒子之间相互间接接触而发生的热量交换过程。
它包括散射传播，比如温度差引起的热量传递，以及气体内的温度梯度能引起的热量传导现象。
由于温度梯度的影响，高温气体中的分子热和体积能释放出来，从而使得低温气体中的分子热和体积能增加，从而使低温气体向周围空气温度高的方向辐射热量，从而实现换热。
二、对流换热量计算公式对流换热量计算公式可以用来衡量对流换热的大小：Q=hA(T2-T1)，其中，Q是换热量，单位是W，h是换热系数，A是换热表面积，单位是m2，T1、T2分别为表面温度向量的温度值。
当换热的表面积A和温度差都是已知的时候，可以使用以上计算公式来计算换热量Q。
此时换热系数h通常被称为对流换热系数，对流换热系数又可以分为气体对流换热系数、液体对流换热系数和固体对流换热系数。
气体对流换热系数是指空气中气体的换热系数，用来衡量气体的换热能力。
由于气体的存在，空气中总有一个温度分布，温度越高的区域总是以一定的速率向温度越低的区域辐射热量，而这个热量辐射机制就是指气体对流换热的作用，也就是气体对流换热系数。
液体对流换热系数指的是液体中液体粒子间温度差引起的换热现象。
由于液体比空气有更大的密度，所以液体换热速度也比空气更快，因此液体对流换热系数也比气体对流换热系数要大。
固体对流换热系数指的是固体中固体粒子间温度差引起的换热现象。
由于固体的热传导性能比液体好，因此固体对流换热系数也比液体对流换热系数要大。
三、计算步骤1.首先，要计算对流换热量，就必须知道不同表面之间的温度差，以及换热表面积A，换热系数h；2.其次，建立热力学平衡模型，利用模型来计算换热量Q；3.最后，根据换热量和换热表面积来求得温度差。
四、注意事项1.在求解对流换热量时，一定要正确地估算换热表面积和对流换热系数，以精确地求出换热量；2.表面的表面粗糙或表面的湿度会影响对流换热，因此在计算过程中应考虑清楚；3.在计算过程中，也要考虑温度梯度本身也会随着温度而变化，温度梯度越大，温度差就越大，换热量也会越大。
对流受热面热力计算程序求解过程和方法
对流受热面热力计算程序求解过程和方法流受热面热力计算程序是用于计算流体在受热面的热力学性质和传热情况的数值模拟程序。
该程序通过数值解法来求解流体在受热面的温度分布、压力分布、速度分布等参数，从而得到流体的传热和流动特性。
流受热面热力计算程序的求解过程如下：1.几何建模：首先，需要根据实际的流体系统情况建立几何模型，并确定受热面的形状和位置。
可以使用CAD软件进行建模，并将建模结果导入计算程序中。
2.网格划分：将几何模型划分为多个小区域，形成网格。
这些网格将作为数值计算的基本单元，通过网格划分可以将连续的流体区域离散为离散的网格点，使得问题转化为求解离散点的数值计算问题。
网格划分可以采用结构化网格或非结构化网格，具体选择哪种网格划分方式取决于实际情况。
3.数值求解：根据流体力学和热传导定律的基本方程，结合边界条件和初始条件，建立用于求解流体流动和传热问题的方程组。
常用的方程包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等。
4.迭代求解：将建立的方程组通过数值计算方法进行离散化处理，得到一个离散的代数方程组。
然后通过迭代方法，不断求解这个代数方程组，得到流体在受热面的温度、压力、速度等参数的数值解。
常用的迭代方法包括雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法、追赶法等。
5.计算结果分析：根据数值计算的结果，可以得到流体在受热面的温度分布、压力分布、速度分布等信息。
通过分析这些结果，可以评估受热面的传热效果和流体流动特性，进而指导系统的设计和优化。
流受热面热力计算程序的求解方法主要包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。
有限差分法是一种常用的数值解法，通过将导数用差分来近似表示，将连续的微分方程转化为离散的代数方程。
有限元法是一种广泛应用的数值解法，将求解区域分割为多个小区域，建立适当的试验函数空间，将原方程用试验函数表示，并建立离散化形式的代数方程。
有限体积法是一种基于控制体积的数值解法，根据高斯定理和斯托克斯定律，将问题空间离散为一种特殊形式的差分控制体积，将微分方程转化为代数方程。
对流换热公式汇总与分析精品
对流换热公式汇总与分析【摘要】流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热，它已不是基本传热方式。
本文尝试对对流换热进行简单分类并对无相变对流换热公式简单汇总与分析。
【关键词】对流换热类型公式适用范围对流换热的基本计算形式一一牛顿冷却公式：q=h(t w-t f) (W/m2)或Am2上热流量门二h(t w -t f) (W)上式中表面传热系数h最为关键，表面传热系数是众多因素的函数，即h = f(u,t w，t f, ■ ,C p,匚:，fl)综上所述，由于影响对流换热的因素很多，因此对流换热的分析与计算将分类进行，本文所涉及的典型换热类型如表 1所示。
表1典型换热类型1.1内部流动1.1.1圆管内受迫对流换热(1)层流换热公式西德和塔特提出的常壁温层流换热关联式为Nu =1.86Re73 Pr；/3(g)1/3( -)0.14f f f Iw或写成NU f =1.86(Pe f d)1/3(>)0.14f I (J.w式中引用了几何参数准则d，以考虑进口段的影响。
[1适用范围：0.48 ::: Pr <16700，0.0044 ：：(」厂：9.75。
—w定性温度取全管长流体的平均温度，定性尺寸为管内径d。
如果管子较长，以致[(Re 卩芒)1/3(土)0.14]乞 2lw则NU f可作为常数处理，采用下式计算表面传热系数。
常物性流体在热充分发展段的 Nu是NU f =4.36(q=co nsl)NU f =3.66(t w =c onst)(2)过渡流换热公式对于气体，0.6 ::: Pr f :: 1.5， 0.5 ：：匚：:1.5，2300 :: Re f :: 104。
0.8 0.4 d、2/3 Tf、0.45NU f =0.0214(Re f -100)Pr f [1 (一)]()l T wPr对于液体，1.5 ：： Pr f ::: 500，0.05 —：： 20，2300 :: Re f :: 104。
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a
gb 2
1
a
hT
3
1
Tab
4
T
1 Tab
T
不含灰气流
f
5.7 108
a
gb 2
1
aqT
3
1 1
Tgb T
Tgb T
3.6
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
辐射传热所占份额不同，为简化，均将辐射部分折算到 对流传热，不同受热面有各自不同的计算方法。
对流受热面传热计算方法与传热学的相关内容大同小异， 只是在必要之处附加了与工程实际有关的修正系数。
第一节 概述
校核计算特点和目的 工质温度√
工质温度？
计算时，已知：受热面，进 烟温√
H
口烟气温度和进口（或出
迭代计算的原因
工质温度√
工质温度？
烟温√ H
k
两种介质均各已知一个温度， 两种介质均有一个温度未知， 只有一个热平衡方程，无法求解 必须采用先假定后校核的迭代计算方法
烟温？
第二节 对流受热面换热计算基本方程
迭代计算过程
工质温度√
工质温度？
烟温√
烟温？
H
先假定其中一种介质的终温，
k
按热平衡方程式求出受热面的吸热量并计算出另一种介质的终 温，
Bj
2．烟气侧热平衡方程
Qd
(I '
I"
I
0 lk
)
3．工质侧热平衡方程（与受热面有关）
工质温度√ 烟温√
工质温度？
D(i" i' )
Qd
Bj
Qf
烟温？
D(i" i' )
H
Qd B j
kJ / kg
k
Qd
(
"ky
ky
2
)(I
0" ky
I
0' ky
)
kJ / kg
第二节 对流受热面换热计算基本方程
k
口）工质温度；
烟温？
校核计算的目的是：计算得到出口烟气温度和出口（或进口） 工质温度；
迭代计算的特点明显；不仅体现在每组受热面的计算，还用在 过热器系统和整台锅炉。
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
计算传热系数和温压，按传热方程式计算受热面的吸热量，
传热方程计算的热量应该等于热平衡方程计算的烟气放热量或 工质吸收的热量
否则重新假定终温后再行计算，直至热量之差不超过2%
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
Nu 0.177Cz Re0.64
或
d
0.177Cz
( wd )0.64 d
第三节 受热面传热系数的计算方法
2)错列管束 气流横向冲刷束时，表面传热系数的特征数方程为
Nu C z Cs Re 0.6 Pr 0.33
或
d
CzCs
( wd )0.6 Pr0.33 d
第三节 受热面传热系数的计算方法
第二节 对流受热面换热计算的基本方程
利用三个基本方程 对流传热方程
烟气侧热平衡方程 工质侧的热平衡方程， 分别从传热和热平衡的角度来表达对流受热面的对流传热量。 （热平衡方程实际为一个） 以1kg燃料为基准(kJ/kg或kJ/m3)
第二节 对流受热面换热计算基本方程
1．对流受热面的传热方程
Qd
KtH j
第三节 受热面传热系数的计算方法
二、不同受热面的传热系数实用表达式（例）
1．对流式过热器和再热器受热面
当燃用固体燃料、管束为错列布置时，
K
1
1 1
1
2
当燃用固体燃料、管束为顺列布置
K 1
11
1 2
第三节 受热面传热系数的计算方法
2．省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以及超临界 压力锅炉的受热面
2．流体纵向冲刷光滑管束的对流放热系数
工质及管式空气预热器中管内流动的烟气或空气:
Nu c Re0.8 Pr0.4
d
0.023
d dl
(Wd dl
)0.8
Pr0.4 ctc1
第三节 受热面传热系数的计算方法
3．回转式空气预热器烟气与空气侧对流放热系数
0.03 Re0.83 Pr0.4
d dl
第三节 受热面传热系数的计算方法
5．回转式空气预热器
K
C
11
xy1 xk 2
第三节 受热面传热系数的计算方法
三、对流放热系数
传热学的知识，稳态强制对流换热的准则数方程为
Nu C Ren Prm
第三节 受热面传热系数的计算方法
计算举例（详查标准）
1．气流横向冲刷光滑管束的对流放热系数
1)顺列管束
第十章 对流受热面换热计算
第十章 对流受热面换热计算
第一节 概述 第二节 对流受热面换热计算的基本方程 第三节 受热面传热系数的计算方法 第四节 对流受热面的污染对换热的影响 第五节 传热温压的计算 第六节 对流换热面积和流速的计算 第七节 主要对流受热面的计算特点
第一节 概述
炉膛以外的、对流换热为主的对流过热器、再热器、省 煤器、空气预热器等，也包括辐射份额较大的屏式受 热面。
第三节 受热面传热系数的计算方法
一、传热系数计算的一般表达式
K
1
1
h b sg 1
1h h b sg 2
引入灰污系数
1 h 1 1h h 1
K
1
1 1
1
2
第三节 受热面传热系数的计算方法
一、传热系数计算的一般表达式
引入热有效系数
K
K0
K 1
11
1 2
烟气侧对流放热系数 1 d f
工质对管内壁的传热系数很大 当燃用固体燃料、管束为错列布置
K 1 1 1
燃用固体燃料、管束为顺列布置 K 1
第三节 受热面传热系数的计算方法
3．屏式过热器（半辐射式屏式过热器）受热面
K
1
1 (1 Q f )( 1 )
1
Qd
2
第三节 受热面传热系数的计算方法
4．对管式空气预热器
K 12 1 1
第三节 受热面传热系数的计算方法
四、燃烧产物的辐射传热系数
对流放热量与温差的一次方成正比， 辐射换热与烟气温度四次方和管壁温度四次方之差值成比例。 燃烧产物的辐射传热系数，把辐射换热量计算在总的对流换热
之中
1 d f
第三节 受热面传热系数的计算方法
燃烧产物的辐射传热系数计算式
含灰气流
f
5.7 108