管式加热炉之在对流室中的辐射传热(1)
管式加热炉第二节辐射换热计算
管式加热炉第二节辐射换热计算
在管式加热炉中，燃料燃烧产生的高温燃烧气体通过管壁对被加热物
料进行辐射传热。
辐射传热是指通过电磁波辐射的方式传递热能。
在管式
加热炉中，燃烧气体通过管壁辐射给物料，被加热物料在吸收热能后升温。
要计算管式加热炉中的第二节辐射换热，需要考虑以下几个因素：
1.辐射传热区域：将加热炉分为不同的辐射传热区域是计算辐射换热
的第一步。
在管式加热炉中，通常将管内和管外的区域划分为两个不同的
辐射传热区域。
2.燃烧气体温度：燃烧气体的温度是计算辐射换热的重要参数。
可以
通过燃烧器的设计参数和燃烧气体的化学反应等知道燃烧气体的温度。
4.吸收率：物料对辐射能量的吸收率是一个影响辐射换热的重要参数。
不同的物料对辐射能量的吸收率有所差异，需要在计算中考虑。
在进行第二节辐射换热计算时，可以使用蒙特卡洛方法或反向追踪法
等辐射传热计算方法。
这些方法需要通过数值模拟的方式计算辐射传热过
程中的能量传递。
在计算过程中，可以采用离散法将加热炉分为若干个离散的小面元，
并计算每个小面元上的辐射换热。
通过将各个小面元的辐射换热求和，可
以得到整个第二节辐射换热的结果。
在进行计算时，需要注意选择合适的模拟参数和边界条件，并进行辐
射传热过程中的能量平衡计算。
总之，计算管式加热炉中的第二节辐射换热是一个复杂的过程，需要考虑多个因素和使用适当的数值模拟方法。
希望本文对理解管式加热炉的辐射换热计算有所帮助。
加热炉辐射室传热计算
n D' S1
A Rt
D'
2 D' d o (1.7～2.5) S1
L ef 1.7～2.5D'
1.7～2.5 2d o
S1 A Rt
炉膛高度
表 1-2 根据国产钢管规格（见1-4-1 节）选用合适的 管长。炉膛的高度应根据炉管采用何种支撑形式 来决定，一般应比炉管有效长度约高出1米左右。
4-4 蒙特卡罗法(统计模拟法)
蒙特卡罗法 核心 用分区把炉膛中从整体来看是不均匀的 物理量和性质视为局部均匀 用能束来模拟发射、吸收、反射等实际过程， 统计每区能束的得失从而计算辐射热交换。 能束从发射开始直到最后被表面或气体吸收的全
部历程是由一系列随机数来决定的。这些随机数决定
其发射位置、方向、光谱区间、行程长度以及反射和 吸收。对能束进行跟踪，记录它自发射到被吸收的历 程，并为吸收区记分，最后可以统计出系统中各区发 射和吸收能束数的多少，作为温度分布、热通量的计 算基础。
分区方法: 立式炉 把耐火墙表面或当量管表面划分成若干个正 方形或长方形，把烟气空间划分为若干立方 体或长方体； 圆筒炉 把侧墙和当量管表面划分为若干圆柱面，把 上下底耐火墙划分为若干环形和圆形，把烟 气空间划分为若干圆柱体和环柱体。
立式炉分区示意图 ｉ－表面区 j－气体区
圆筒炉分区示意图 i－环形表面区 ｊ－柱面表面区 ｋ－环柱体气体区
计 算 方 法
经验公式法 威尔逊、罗伯和霍特尔计算式 理论分析法 罗伯-依万斯 法、别洛康法、 巴赫希杨法、蒙特卡罗法、网 络模拟法、热流量法等
4-1 罗伯-依万斯法 一个气体 烟气温度一致 t g，并与辐射 室的烟气出口温度相等。 辐 一个受热面 管排，平均温度 t w 射 一个反射面 暴露炉墙，温度相同 t R 室 管排 t w 传 热 烟气 t g 反 模 射 型 炉墙 t R 散热
加热炉操作手册
加热炉简介一、管式加热炉的工作原理燃料在炉内通过燃烧放出热量，把热量传递给炉管（在辐射室主若是通过辐射传热，在对流室主若是通过烟气对流传热），通过炉管壁把热量传递给管内物料，从而达到加热物料的目的。
二、管式加热炉的组成管式加热炉一样由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统组成。
1．辐射室辐射室是加热炉的要紧热互换场所，作为加热炉的最重要部位，承担着全炉70 % ～80 ％的热负荷。
而且这部份直同意到高温烟气的冲洗且温度最高，因此辐射室的运行状况好坏直接关系到整个加热炉可否长周期高效运行。
2．对流室对流室是利用从辐射室出来的烟气进行对流换热的部份。
对流室内密布多排炉管，烟气以较大速度冲洗这些管子，进行有效的对流换热。
对流室一样担负着全炉20 ％～ 30 ％的热负荷。
对流室一样布置在辐射室上方，与辐射室分开。
为了提高对流传热成效，大多数加热炉在对流室的炉管采纳钉头管和翅片管。
3．余热回收系统余热回收系统是指从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部份4．燃烧器燃烧器是加热炉产生热量的重要组成部份，包括喷嘴、配风器和燃烧道三部份。
燃烧器按燃料的不同可分为燃料油燃烧器、燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器三大类：按供风方式的不同，可分为自然通风燃烧器和强制通风燃烧器等。
目前加热炉经常使用的燃烧器为强制通风、油一气联合燃烧器。
5 ．通风系统通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器，并将废烟气引出加热炉，它分为自然通风方式和强制通风方式。
大多数加热炉炉内烟气侧阻力不大，依托自然通风的方式安装在炉顶的烟囱足以保证加热炉的正常运行。
最近几年来由于环境爱惜问题，石油化工厂已开始安设独立于炉群的超高型集合烟囱，这一烟囱通过烟道把假设干台炉子的烟气搜集起来，从100m 左右的高处排放，以降低地面污染气体的浓度。
三、管式加热炉按炉体形状的分类1. 箱式炉箱式炉又可分为方箱炉和斜顶炉。
斜顶炉在目前炼油厂中很少采纳。
2. 立式炉立式炉可分为上、中、下三部份，下部为辐射室，中部为对流室，上部为烟囱。
《管式加热炉》1
二 热辐射的吸收、反射和透过（续）
镜反射（specular）： 光滑表面，表面的不平整尺寸小于 波长，入射角=反射角。当ρ= 1时，称 为镜体。 漫反射（diffuse）： 表面的不平整尺寸大于波长，表面 对热射线的反射，在所有方向上杂乱无 章。ρ = 1时，称为白体。
二 热辐射的吸收、反射和透过（续）
ϕ=
π
2
时，I ϕ = π = 0
2
将遵守兰贝特定律的表面称为兰贝特表面，黑表面即是。
三 兰贝特（Lambert）定律——余弦定律
E0 = ∫ I 0 dω
0 2π
dω =
da R2
da = Rdϕ ⋅ R sin ϕdθ
dω =
2π
Rdϕ ⋅ R sin ϕdθ = sin ϕdϕdθ 2 R
2π
二 热辐射的吸收、反射和透过（续）
大部分固体和液体在小于1mm（甚至1μm）的非常薄的表面层 内，就能吸收掉全部热辐射，即τ= 0，ρ + α = 1，为不透明物 质。 可见光：黑色表面易吸收热量，α大——>反射率ρ小； 白色表面不易吸收热量，α小——>反射率ρ大。 不可见光：黑色表面与白色表面一样吸收。吸收率的大小主要取决于 表面的状况。表面越光滑——>反射率越高。 金属镜面：ρ = 0.95～0.97。 石膏粗糙表面：ρ = 0.10
一 热辐射的特征（续）
电磁辐射波谱 辐射线名称 宇宙射线 伽玛射线 伦琴射线 紫外线 可见光 红外线 < 1×10-7 1×10-7～1×10-5 1×10-5～2×10-2 2×10-2～0.38 0.38～0.76 0.76～1×103 （< 4μm 为近红外线） （> 4μm 为远红外线） 无线电波 1×103～2×1010 波长 / μm
第六章 辐射传热与管式加热炉1
第一节 热辐射的基本概念
一、热辐射的特性
二、热辐射的吸收、反射和透过
三、黑体的定义
四、物的辐射能力、辐射强度
第一节 热辐射的基本概念
一、热辐射的特性 辐射：用电磁波传递能量的过程
特点：
①在传递过程中不需要任何介质； ②热辐射过程中不仅有热量的转移过程，而 且还有能量形式的转换；
第二节 黑体辐射的基本定律
讨论：
①黑体的E0λ与表面形状无关， E0λ=f(λ,T)； ②如图：当λ→0或λ→∞时，
Eoλ→0；同一波长下，
T↑→E0λ↑；
第二节 黑体辐射的基本定律
③在全部波长范围内单色辐射能力有且只有一个最大值。 微分，令：
dEo 0 d
mT 2.9 103 m K
③任何物质，只要T＞０K，均可辐射热量；
第一节 热辐射的基本概念
电磁辐射波谱：
辐射线名称 宇宙射线 伽马射线 伦琴射线 紫外线 可见光 红外线 无线电波 波长/μm ＜1×10-7 1×10-７～1×10-5 1×10-5～2×10-2 2×10-2～0.38 0.38～0.76 0.76～1×103 1×103～2×1010
0 0 0 2 2
上式说明：E0为Ion的π倍；
第二节 黑体辐射的基本定律
④遵循兰贝特定律的表面称为兰贝特表面，黑体表 面就是一个兰贝特表面； ⑤以上三个定律只适用于黑体。
第三节 固体的热辐射
一、实际物体与黑体的区别与联系 二、灰体
三、克希霍夫（Kirchhoff）定律
第三节 固体的热辐射
第二节 黑体辐射的基本定律
说明：
①兰贝特定律又称余弦定律； ②当φ=0时，Iφ=0=I0n，辐射强度最大；当φ=90º 时，Iφ=90º =0； ③I0n和E0的关系：
轻烃装置操作(初级工)试题预测(三)
轻烃装置操作(初级工)试题预测（三）1、单选国产浅冷装置中的凉水塔是循环水系统中（）的一种设备。
A.可以有B.应该有C.必须有D.可不用正确答案：C2、单选可以扑救高压电器设备的火灾，特（江南博哥）别适用于扑救油类、有机溶剂、精密仪器等火灾的是（）。
A.二氧化碳灭火器B.干粉灭火器C.四氯化碳灭火器D.1211灭火器正确答案：D3、单选二氧化硫属于（）氧化物。
A.酸性B.碱性C.中性D.两性正确答案：A4、单选绝缘柄钢丝钳根据其钳身长度可分为（）类。
A.两B.三C.四D.五正确答案：C5、单选轻烃储罐的液位，根据安全要求，在夏季不允许超过液位（）以上。
A.65%B.75%C.85%D.95%正确答案：B6、单选分馏法原油稳定装置正常运行时，空冷器的出口温度应控制在（）℃。
A.20~60B.20~50C.0~20D.10~507、单选原油泵在运行中发生汽化时泵压下降，电流（）。
A.上升B.不变C.下降D.不稳定正确答案：C8、单选当几个馏分的馏程相同时，含（）多的馏分汽化潜热较小。
A.芳烃B.烯烃C.环烷烃D.烷烃正确答案：D9、单选调节往复泵调量表时，（）流量调是正确的。
A.快速从小到大B.慢慢从小到大C.快速从大到小D.慢慢从大到小正确答案：B10、单选在管式加热炉内，火焰与高温烟气以辐射传热为主进行热交换的空间是（）。
A.辐射室B.辐射室烟道C.对流室D.燃烧器正确答案：A1 1、单选1m3的天然气中，C5（戊烷）以上的重烃液体含量低于（）cm3的天然气称为干气。
A.12.5B.13.5C.14.5D.15.5正确答案：B12、单选深冷装置膨胀机轴振动超过（）μm时，将联锁停膨胀机。
A.25B.28C.35D.3813、单选组成石油的元素H含量为（）。
A.5%~8%B.8%~11%C.11%~14%D.14%~17%正确答案：C14、单选从原油中回收C5以上的轻质烃类，降低原油蒸气压的工艺过程是（）。
管式加热炉辐射换热计算PPT课件
2.3.1 基本概念
自身辐射： 投入辐射：
Ei i E0i
Eti
反射辐射： ρiEti
有效辐射：
Eef
Eefi Ei i Eti i E0i i Eti
净辐射：
qi Eefi Eti i E0i i Eti Eti i (E0i Eti )
Eefi (Eefi i E0i ) / i
即： 或：
i1 i2 ....... in 1
ij 1
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2.1.2 角系数的性质
⒉互换性：
对任意两表面i，j（面积分别为Ai，Aj）,均有：
Aiij Aj ji
证明： 表面1的总辐射能力为：
A1E01
表面1发射的被表面2吸收的能量为：
Q12 A1E0112
同理：表面2发射的被表面1吸收的能量为：
Q21 A2 E0221
故两表面间交换的热量为：
Q12 A1E0112 A2 E0221
显然，如果两黑表面温度相等（热平衡），T1=T2，则 E01=E02，Q12=0，有：
A112 A221
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2.1.2 角系数的性质
⒊完整性（可加性）：
若表面K=K1+K2+K3，则：
1K 1K1 1K2 1K3
5.67Aef
(1T010) 4
( T2 )4 100
式中：
Aef A112 A221
有效辐射面积，又称当量冷平面面积 或辐射交换面积
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2.3 有效辐射、灰体间的辐射换热
2.3.1 基本概念 2.3.2 Eefi的计算 2.3.3 几种简单情况下灰表面间辐射换
热量的计算
管式加热炉技术问答
文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.管式加热炉技术问答一、专用术语定义1.什么叫管式加热炉？在石油化工厂装置内所用的加热炉，都是通过管子将油品或其他介质进行加热的。
为简化起见，通常称热炉或炉子。
2．什么叫自然通风加热炉?利用烟囱的抽力吸人燃烧空气，并将烟气排出的加热炉称为自然通风加热炉。
3．什么叫强制通风加热炉？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。
4．什么叫负压加热炉?利用引风机排除烟气、维持炉内负压、吸入燃烧空气的加热炉称为负压加热炉。
5．什么叫抽力平衡加热炉?用通风机送人空气，并用引风机排出烟气的加热炉称为抽力平衡加热炉。
6．什么叫抽力?抽力是在加热炉内任一点测得烟气的负压值。
7．什么叫导热?导热是指由于物体各部分直接接触而发生的热量传递。
8．什么叫对流传热?对流传热是指借液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传到其他部分。
9．什么叫辐射传热？辐射传热是一种由电磁波来传播能量的过程。
10．什么叫加热炉的炉体？炉体是指加热炉外壳、砌砖体、耐火材料和保温材料，并包括保温钉在内的统称。
11．什么叫加热炉的辐射室？加热炉的辐射室是指在加热炉内，主要靠辐射作用将燃烧器发生的热量传给辐射盘管内油品的那一部分空间。
12．什么叫加热炉的炉顶？炉顶是指在加热炉辐射室内，正对炉底的平顶或斜顶部分。
13．什么叫加热炉的对流室？加热炉的对流室是指在加热炉内，主要靠对流作用将燃烧器发出的热量传给对流盘管内油品的那一部分空间。
14．什么叫加热炉的烟囱？烟囱是指用来向大气排放烟气的立式设备。
15．什么叫破风圈？破风圈是指设在钢烟囱上用以减少风振的部件。
16．什么叫壁板？壁板是指用于封闭加热炉的金属钢板。
17．什么叫烟气？烟气是指包括过剩空气在内的燃烧产物。
18．什么叫尾部烟道？尾部烟道是指收集对流室尾部的烟气，将其送入烟囱或外部烟道的封闭部件。
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管式加热炉之在对流室中的辐射传热（1）
在对流室中的辐射传热
对流室中的辐射传热有两种情况:一是在对流室的人口处，即所谓遮蔽段的对流管，要接受由辐射室带人的辐射热;二是对流室的其他对流管，除主要接受烟气的对流传热外，同时还接受烟气本身的辐射热和炉墙的辐射热。
所以，在分析对流室的传热时，最好将遮蔽段与对流段分别加以讨论。
同时，将对流方式的传热量与辐射方式的传热量，一并计人对流管
的管外综合传热系数h rc之中。
故在计算总传热系数k c时，式(5-11)的光管管外膜传热系数h。
，或式(5-59)中的翅片管(或钉头管)的表面膜传热系数h f，都应用h rc来代替。
由辐射段带入的辐射热一一遮蔽段的传热
参见图5-18，一般为了提高对流段的传热速率，对流管多采用翅片管或钉头管，但遮蔽段的管子，则由于上述的原因，原则上不能采用翅片管和钉头管，而只能采用光管。
遮蔽管的管心距与管外径之比一般小于2，大多在1 .6~1.8之间。
例如，当管心距与管外径之比等于1.8时，查双排管的有效吸收因素α图表可知，第一排管的平均吸收因数为0.72，第二排管的平均吸收因数为0.21，两排合计为0.93，即辐射热量有93%被两排管子所吸收，剩下仅有7%的热量为后面数排管子吸收了。
所以可以认为遮蔽段只包括了两排炉管，而其余的管排则按对流段处理。
关于遮蔽管的详细计算方法，见第四章4t节，这里不再重复。
另外，还有一种简化处理法，即在计算辐射室传热量时，把遮蔽管视为一个平均吸收因数为1的当量冷平面管排，认为它是辐射吸热面的一部分；而在计算对流室传热量时，又把遮蔽管视为两排对流光管，认为它是对流吸热面的一部分。
这样计算足以保证整个炉子总吸热量的计算精度，但它不能直接反映出遮蔽管本身的详细工作状态。