9、炉内辐射传热计算
合集下载
传热学-第九章 辐射计算
X1, 2
1,2 1,2 A 1,2 B
X1, 2i
i 1
n
A1 Eb1 X 1,2 A1 Eb1 X 1,2 A A1 Eb1 X 1,2 B X 1,2 X 1,2 A X 1,2 B
再来看一下2 对 1 的能量守恒情况: 2 ,1 2 A ,1 2 B ,1
X 1,2 X 2,1
1 A1 1 A2
A1
A2
X d 1, d 2 dA1 X d 2, d 1dA2
A
A1 1
1
cos 1 cos 2 dA1dA2
A2
A1
1 A2
A2
A1
r cos 1 cos 2 dA1dA2
2
(9-4a)
A2
r
2
(9-4b)
的电流、电位差和电阻比拟热辐射中的热流、热势差与热
阻，用电路来比拟辐射热流的传递路径。但需要注意的是， 该方法也离不开角系数的计算，所以，必须满足漫灰面、 物性均匀以及投入辐射均匀的条件。
热势差与热阻
上节公式(9-12)：
J Eb ( 1)q
1
改写为：
Eb J q 1
1, 2 A1 Eb1 X 1, 2 A2 Eb 2 X 2,1 A1 X 1, 2 ( Eb1 Eb 2 ) 的热辐射 到达表面 2的部分 的热辐射 到达表面 1的部分
图9-13 黑体系统的 辐射换热
表面1发出 表面 2发出
例题9-4 一直径d=0.75m的圆筒形埋地式加热炉采用电加热。 在操作过程中需要将炉子顶盖移去一段时间，设此时筒身温 度为 500K ，筒底为 650K 。环境温度为 300K 。试计算顶盖移 去期间单位时间内的热损失。设筒身及底面均可作为黑体。
第九章 炉内辐射传热计算PPT课件
kW /m2
(91)4
– T1、1火焰平均温度和火焰黑度； – T2、2水冷壁表面温度和黑度。
–
其中
1 1 1 1 2
为系统黑度。
中国 • 南京
能源与环境学院
Energy & Environment
12
两平行平面之间的辐射传热
中国 • 南京
• 考虑火焰辐射强度沿炉膛截面方向的减弱（第三节），两物 体之间的辐射热交换热流
度表示
1T T t1h,
fT Ttfh
(93)6
– 同时存在着对流传热。
能源与环境学院
Energy & Environment
6
第一三节 炉内辐射传热的特点和计算原理
中国 • 南京
二、炉内传热计算的简化和假设
– 把火焰当作灰体；假设火焰黑度是均匀的； – 将燃烧和辐射两个过程分开：
• 只有燃烧无传热，燃烧产生的热量全部用来加热烟气，烟气所 能达到的温度，称为理论燃烧温度；
物体的自身辐射是指单位面积该物体在半球形范围内向各个方 向所发射的各种波长能量的总和。对于黑体和灰体
Eb0T4 kW /m 2 E0 T4Eb kW /m 2
(91)
– T、温度和黑度；
能源与环境学院
Energy & Environment
9
两平行平面之间的辐射传热
中国 • 南京
二、炉内辐射介质（火焰）的吸收率和黑度
辐射传热量）
Q Rq B R cF a,l kJ /kg
(93)1
– F炉内水冷壁的吸收表面积，m2；
– Bcal锅炉的计算燃料消耗量，kg/s；
qRs1 0(yTn1 412T2 41 ),
9.12辐射传热计算
Eb (T2 )d
1 Eb (T2 )d 2 Eb (T2 )d
0 5
5
Eb
1 Fb ( 05) 2 (1 Fb ( 05) ) 0.69
漫射表面温度T1＝300K
5
(,T ) (,T )
1
1 Eb (T1 )d 1 Eb (T1 )d
Eb1 Eb 2 1 1 1 1 2 1 A1 A1 X 1, 2 2 A2
1 s 1 1 1 X 1, 2 1 X 2,1 1 1 2
系统黑度
考虑由于灰体系统多次吸收与
反射对换热量影响的因子
Eb
1 A
J
Eb J q 1
1, 2
Eb J 1 A
J1 J 2 1 A1 X 1, 2
1, 2 A1 J1 X 1, 2 A2 J 2 X 2,1
J1
1 A1 X 1, 2
J2
Hale Waihona Puke (3) 网络法的应用举例 a 两漫灰表面组成的封闭系统，等效网络图如下所示
X1,1 X1, 2 X1,3 X1, n X1,i 1
i 1
n
上式称为角系数的完整性。
若表面1为非凹表面时，X1,1 = 0
图8-3 角系数的完整性
(3) 可加性
表面2可分为2A和2B两个面，
分析X1,2 X1,2A X1,2B三个角系数之间的关系
1, 2 1, 2 A 1, 2 B A1 Eb1 X 1, 2 A1 Eb1 X 1, 2 A A1 Eb1 X 1, 2 B X 1, 2 X 1, 2 A X 1, 2 B
辐射传热公式
辐射传热公式
辐射传热公式可以使用斯特藩-玻尔兹曼定律来表示。
根据该定律，辐射传热的速率与物体的表面积、物体的发射率以及物体的温度的四次方成正比。
辐射传热公式可表示如下：
Q = εσA(T^4)
其中，Q是辐射传热速率（单位为瓦特或焦耳/秒），ε是物体的发射率（无单位，范围在0到1之间），σ是斯特藩-玻尔兹曼常数（约为5.67 × 10^(-8) W/(m^2·K^4)），A是物体的表面积（单位为平方米），T是物体的温度（单位为开尔文）。
这个公式描述了物体通过辐射传递热量的速率，较高温度的物体会辐射更多的热量。
发射率ε表示了物体有多大比例的辐射能量被传递出去，发射率为1表示物体是完全黑体辐射体，所有的辐射能量都被传递出去。
辐射传热公式可以用于计算太阳辐射、热电厂、电炉等各种热传递问题。
第9章 辐射传热的计算
ab ac bc 2ab ab bd ad 2ab 2ab
封闭系统 abc ：X ab ,ac
封闭系统 abd ： ab ,bd X 解得： X ab ,cd
bc ad ac bd
X 1, 2
交叉线之和 不交叉线之和 2 表面 A1的断面长度
J1
G1
a
对辐射特性为常数的表面 1 ：
a
J1 E1 1G1
1G1
b
1 E b1
1
b
1 Eb1 1 1 G1
1G1
2. 有效辐射与辐射传热量的关系 从外部： 传热量 q J1 G1 从内部： 传热量 消去 G1 ，并且
J1 G1
a
q 1 Eb1 1G1
9.1.2 角系数的性质 1. 角系数的相对性 （1） 两个微元表面
dA1 和 dA1 （黑体）
2
dA2 对应的立体角：
dAc dA2 cos 2 d 1 2 r r2 dA2 方向可见辐射面积： dA1 cos1
1
X d 1, d 2
落到 dA2上的辐射能 dA1发出的辐射能
A1 X1, 2 J1 J 2
J 1 J 2 ——电势差 1 ——空间热阻 A1 X 1, 2
等效网络图：
1, 2
3. 两个灰体表面组成的封闭系统
1, 2
E b1 E b 2 1 1 1 1 2 1 A1 A1 X 1, 2 2 A2
Z X 1.33 ， Y X Nhomakorabea.67X 2,(1 A) 0.15
③ 由可加性：
X 2,1 A X 2,1 X 2, A X 2,1 X 2,1 A X 2, A 0.05
封闭系统 abc ：X ab ,ac
封闭系统 abd ： ab ,bd X 解得： X ab ,cd
bc ad ac bd
X 1, 2
交叉线之和 不交叉线之和 2 表面 A1的断面长度
J1
G1
a
对辐射特性为常数的表面 1 ：
a
J1 E1 1G1
1G1
b
1 E b1
1
b
1 Eb1 1 1 G1
1G1
2. 有效辐射与辐射传热量的关系 从外部： 传热量 q J1 G1 从内部： 传热量 消去 G1 ，并且
J1 G1
a
q 1 Eb1 1G1
9.1.2 角系数的性质 1. 角系数的相对性 （1） 两个微元表面
dA1 和 dA1 （黑体）
2
dA2 对应的立体角：
dAc dA2 cos 2 d 1 2 r r2 dA2 方向可见辐射面积： dA1 cos1
1
X d 1, d 2
落到 dA2上的辐射能 dA1发出的辐射能
A1 X1, 2 J1 J 2
J 1 J 2 ——电势差 1 ——空间热阻 A1 X 1, 2
等效网络图：
1, 2
3. 两个灰体表面组成的封闭系统
1, 2
E b1 E b 2 1 1 1 1 2 1 A1 A1 X 1, 2 2 A2
Z X 1.33 ， Y X Nhomakorabea.67X 2,(1 A) 0.15
③ 由可加性：
X 2,1 A X 2,1 X 2, A X 2,1 X 2,1 A X 2, A 0.05
第九章 炉内辐射传热计算
VC av Q ef I f f Tth T f Tth
17
Q ef VC avTth f
能源与环境学院 Energy & Environment
Q ef f VC av
第四节 煤粉锅炉炉内传热计算方法 四、吸收减弱系数与火焰黑度
中国 南京
计算炉内辐射传热量（式9-34）时，煤粉燃烧火焰的吸收减弱系数和火焰 黑度，由三原子气体、灰分颗粒和焦炭颗粒三部分组成，对于炉膛在常 压（p≈0.1MPa）下工作的煤粉炉，其计算式为
• 三原子气体：CO2和H2O • 固体颗粒：灰分颗粒和焦炭或炭黑颗粒 计算火焰黑度或吸收率时，其减弱系数ka或光学密度τ由三原子气体、灰 分颗粒和焦炭颗粒三部分组成。
四、入射辐射和有效辐射 – 物体的入射辐射G：半球范围内从各个方向以各种波长进 入该物体单位面积的辐射能的总合，kW/m2。 – 物体的有效辐射：包括物体的自身辐射和物体接受入射辐 射后的反射辐射
（书p.169）
两平行平面之间的辐射传热 一、物体的辐射
中国 南京
物体的自身辐射是指单位面积该物体在半球形范围内向各个方 向所发射的各种波长能量的总和。 对于黑体和灰体
Eb 0T 4 kW / m 2 kW / m 2 (9 1) E 0T 4 Eb
– T、 温度和黑度；
对于灰体，介质的黑度等于其吸收率
a 1 e k S 1 e ka S
a
(9 5)
能源与环境学院 Energy & Environment
9
两平行平面之间的辐射传热
中国 南京
三、炉内火焰黑度1 炉内火焰的辐射介质：由烟气中的三原子气体和固体颗粒构 成：
17
Q ef VC avTth f
能源与环境学院 Energy & Environment
Q ef f VC av
第四节 煤粉锅炉炉内传热计算方法 四、吸收减弱系数与火焰黑度
中国 南京
计算炉内辐射传热量（式9-34）时，煤粉燃烧火焰的吸收减弱系数和火焰 黑度，由三原子气体、灰分颗粒和焦炭颗粒三部分组成，对于炉膛在常 压（p≈0.1MPa）下工作的煤粉炉，其计算式为
• 三原子气体：CO2和H2O • 固体颗粒：灰分颗粒和焦炭或炭黑颗粒 计算火焰黑度或吸收率时，其减弱系数ka或光学密度τ由三原子气体、灰 分颗粒和焦炭颗粒三部分组成。
四、入射辐射和有效辐射 – 物体的入射辐射G：半球范围内从各个方向以各种波长进 入该物体单位面积的辐射能的总合，kW/m2。 – 物体的有效辐射：包括物体的自身辐射和物体接受入射辐 射后的反射辐射
（书p.169）
两平行平面之间的辐射传热 一、物体的辐射
中国 南京
物体的自身辐射是指单位面积该物体在半球形范围内向各个方 向所发射的各种波长能量的总和。 对于黑体和灰体
Eb 0T 4 kW / m 2 kW / m 2 (9 1) E 0T 4 Eb
– T、 温度和黑度；
对于灰体，介质的黑度等于其吸收率
a 1 e k S 1 e ka S
a
(9 5)
能源与环境学院 Energy & Environment
9
两平行平面之间的辐射传热
中国 南京
三、炉内火焰黑度1 炉内火焰的辐射介质：由烟气中的三原子气体和固体颗粒构 成：
辐射传热的计算
当没有遮热板时，两块平壁间的辐射换热量：
Q12
A(Eb1Eb2)A T14T24
1112 1
21
在两块平壁之间加一块大小一样、表面发射率相同的遮热板 （忽略导热热阻）
辐射换热量减少为原来的 1/2，即：
112
1 2
12
A 3X 3,1A 3X 3,2A 3
根据角系数的相对性有：
A1X1,2A2X2,1
A1X1,3A3X3,1 A2X2,3A3X3,2
三个非凹表面组成的封闭辐射系统
X1
2
A1
A2 A3 2A1
X1,3
A1
A3 A2 2A1
X2,3
A2
A3 A1 2A2
黑体间的辐射换热及角系数例题讲解：
[例] 试用代数法确定如图所示
的辐射和吸收是在整个气体容积中进行的，属 于体积辐射。
(4) 气体的反射率为零
气体辐射的特点1：
在工业上常见的温度范围内，单原子气体 及空气、H2、O2、N2等结构对称的双原 子气体，无发射和吸收辐射的能力可认为 是透明体。 CO2、H2O、SO2、CH4和CO等气体都具 有辐射的本领。
例：煤和天然气的燃烧产物中常有一定浓度的CO2和
例：大气中的臭氧层能保护人类免受紫外线的伤害
气体辐射的特点3:
热射线穿过气体层时，辐射能沿途被气体 分子吸收而逐渐减弱。其减弱程度取决于 沿途碰到的气体分子数目，碰到的分子数 目越多，被吸收的辐射能也越多。因此气 体的吸收能力αg与热射线经历的行程长 度L，气体分压力p和气体温度Tg等因素有 关。
9.5 辐射传热的控制（强化与削弱）
遮热板的应用:
在现代隔热保温技术中，遮热板的应用 比较广泛。例如：
Q12
A(Eb1Eb2)A T14T24
1112 1
21
在两块平壁之间加一块大小一样、表面发射率相同的遮热板 （忽略导热热阻）
辐射换热量减少为原来的 1/2，即：
112
1 2
12
A 3X 3,1A 3X 3,2A 3
根据角系数的相对性有：
A1X1,2A2X2,1
A1X1,3A3X3,1 A2X2,3A3X3,2
三个非凹表面组成的封闭辐射系统
X1
2
A1
A2 A3 2A1
X1,3
A1
A3 A2 2A1
X2,3
A2
A3 A1 2A2
黑体间的辐射换热及角系数例题讲解：
[例] 试用代数法确定如图所示
的辐射和吸收是在整个气体容积中进行的，属 于体积辐射。
(4) 气体的反射率为零
气体辐射的特点1：
在工业上常见的温度范围内，单原子气体 及空气、H2、O2、N2等结构对称的双原 子气体，无发射和吸收辐射的能力可认为 是透明体。 CO2、H2O、SO2、CH4和CO等气体都具 有辐射的本领。
例：煤和天然气的燃烧产物中常有一定浓度的CO2和
例：大气中的臭氧层能保护人类免受紫外线的伤害
气体辐射的特点3:
热射线穿过气体层时，辐射能沿途被气体 分子吸收而逐渐减弱。其减弱程度取决于 沿途碰到的气体分子数目，碰到的分子数 目越多，被吸收的辐射能也越多。因此气 体的吸收能力αg与热射线经历的行程长 度L，气体分压力p和气体温度Tg等因素有 关。
9.5 辐射传热的控制（强化与削弱）
遮热板的应用:
在现代隔热保温技术中，遮热板的应用 比较广泛。例如：
第9章 锅炉传热性能计算
第9章 锅炉传热性能计算1. 说明炉内换热的特点。
答：1) 炉膛内的传热过程与燃料的燃烧过程同时进行，参与燃烧与传热过程的各因素相互影响。
2) 炉膛传热以辐射为主，对流所占比例很小。
3) 火焰与烟气温度在其行程上变化剧烈。
4) 火焰在炉膛内的换热是一种容积辐射。
5) 运行因素影响炉内传热过程。
6)2. 炉内烟气的成分有哪些？请说明它们对炉内换热的作用。
答：烟气一般由二原子气体（N 2，O 2，CO ）、三原子气体（CO 2，H 2O ，SO 2）以及悬浮固体粒子（炭黑、飞灰，焦碳粒子）所组成。
氮和氧发射和吸收辐射热的能力很弱，可以认为是透明的，一般情况下，烟气中CO 的浓度很低。
因此，烟气中具有辐射能力的主要是三原子气体和悬浮的固体粒子。
包括：1）三原子气体：CO 2，H 2O ，SO 2在红外线光谱区的某些光带内辐射和吸收能量，在光带外，既不辐射也不吸收，呈现透明性质。
2）炭黑粒子：燃料的烃类化合物在高温下裂解而形成炭黑粒子，其直径约为0. 03μm ，具有很强的辐射能力，使火焰发光。
3）灰粒子：焦碳粒子的可燃成分燃烬后的剩余部分，直径约为10~20μm ，有一定的辐射能力，在高温下发光。
4）焦碳粒子：煤粉颗粒中的水分和挥发分逸出后的剩余部分，其直径稍大，约为30~50μm ，有很强的辐射能力。
3. 炉内传热计算的原理和基础方程式是什么？简述原苏联的炉内换热计算的基本思路，并与我国层燃炉炉内换热计算方法做比较。
答：1）热平衡方程式：根据能量守恒原理，烟气在炉膛内的换热量可以看成烟气从理论燃烧温度到炉膛出口温度的焓降，即()''j l l Q B Q I ϕ=-，其中，ϕ——保温系数；j B ——计算燃烧消耗量；l Q ——有效放热量。
2）辐射换热方程式：由于炉内传热以辐射为主，对流传热可忽略不计，因此辐射换热量可以认为等于炉内传热量。
（1）由Stephan-Boltzmann 定律直接计算辐射换热量()440xt l hy b Q a F T T σ=-，式中，xt a ——系统黑度；hy T ，b T ——火焰和炉壁的平均温度；l F ——炉壁面积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
T f
第九章 炉内辐射传热计算
第六节 炉膛水冷壁结构特征
h4
a
h4
D D
• 炉膛有效容积的边界
– 水冷壁中心线所在的平面； – 炉膛出口（烟窗）的平 面 ； – 冷灰斗高度中心点的平面。
h1
h1
h h h2
h3 h5
0.5 h5 ß
h2 h3 h5 hr.4 hr.1
w
w
(a)
(b)
第九章 炉内辐射传热计算
第九章 炉内辐射传热计算
第九章 炉内辐射传热计算
第一节 炉内辐射传热的基本概念
一、物体的辐射
物体的自身辐射是指单位面积该物体在半球形范围内向各个方向所 发射的各种波长能量的总和。对于黑体和灰体
Eb 0T 4
T、——温度和黑度
kW / m 2 kW / m 2
E 0T 4 Eb
1
syn
1
,
kW / m 2
1
2
1
syn
0.32ka R
1
1
– 定义syn为火焰综合黑度。
第九章 炉内辐射传热计算
• 炉内火焰和水冷壁之间的辐射传热量（按计算燃料量计）
Q R
0 F (T14 T24 )
1
syn
1
,
kW
2
1
第九章 炉内辐射传热计算
x
s
dx
气体的光谱穿透比 气体的光谱反射比 气体的光谱发射率
( , s)
L ,0 (, s) 0
(, s) 1 ek s
第九章 炉内辐射传热计算
二、介质的吸收率和黑度
介质的吸收率
a 1 e
ka S
ka炉内辐射介质的吸收衰减系数，m-1；S炉内辐射层有效厚度，m。 对于灰体，介质的黑度等于其吸收率
• 热平衡：炉内辐射传热量=炉内烟气放热量
14
Bo
f
(1 f )
(9 55a) ;
Bo
• 根据试验数据的整理，得到炉内辐射传热的准则方程式
– 炉膛出口烟窗考虑屏的辐射吸收
c
平均热有效系数
av
F
F
i i
第九章 炉内辐射传热计算
第八节 炉内热负荷的分布规律
炉内水冷壁的总吸热量
ef QR Qre f (Q f I f )
kJ / kg
re B (Qef I ) Q f cal f f
计算式为
ka k g r kash ash kcok cok
1 1 e
ka S
18
第九章 炉内辐射传热计算
五、水冷壁灰污表面的壁温T2和黑度2
考虑水冷壁管子外表面的灰污，与炉内火焰辐射热交换 的壁面温度T2
T2 Tw R f qR
K
可以通过灰污表面温度T2和黑度2，利用式计算辐射传 热量。也可以采用经验方法简化计算。
第九章 炉内辐射传热计算
三、炉内传热计算的简化和假设
– 把火焰当作灰体；假设火焰黑度是均匀的； – 将燃烧和辐射两个过程分开：
• 只有燃烧无传热，燃烧产生的热量全部用来加热烟气，烟气所 能达到的温度，称为理论燃烧温度； • 只有传热无燃烧，完全服从辐射传热的规律。
– 采用火焰的平均温度代替火焰的真实温度； – 用炉膛出口烟温作为定性温度； – 略去对流传热的影响； – 炉墙对辐射传热的影响放到角系数中一并考虑，略去 炉墙散热的影响（用保热系数表示）。
Q ef f If Tth T f Tth Q ef f VC av
Q ef f VC av Tth
第九章 炉内辐射传热计算
四、吸收减弱系数与火焰黑度
计算炉内辐射传热量时，煤粉燃烧火焰的吸收减弱系
数和火焰黑度，由三原子气体、灰分颗粒和焦炭颗粒三部分
组成，对于炉膛在常压（p≈0.1MPa）下工作的煤粉炉，其
a 1 e
ka S
第九章 炉内辐射传热计算
三、炉内火焰黑度
计算火焰黑度或吸收率时，考虑烟气中三原子 气体、灰分颗粒和焦炭颗粒。
第九章 炉内辐射传热计算
四、入射辐射和有效辐射
物体的入射辐射G：半球范围内从各个方向以各种波 长进入该物体单位面积的辐射能的总合，kW/m2。
物体的有效辐射：包括物体的自身辐射和物体接受入
第九章 炉内辐射传热计算
• 辐射传热量
采用热有效系数 炉膛黑度 f F T 4 Q R f 0 1 kW
1 (1 1 )
1
(9 65)
(9 55)
• 烟气放热量
re B (Q ef I ) B VC avT (1 T f ) Q f cal f cal th f Tth
kW
炉内水冷壁单位面积的平均吸热量（即热负荷或热流密度）
F F 炉内热负荷沿炉膛高度、宽度、深度方向是不均匀的。炉内某一区 段受热面的吸热量 qav Bcal Q re f re Q f kW / m 2
1、根据试验值或经验数据，确定该区域的热负荷不均匀系数ηi
2、计算该区局部热负荷
qi i q av
第九章 炉内辐射传热计算
二、介质的吸收率和黑度
气体光谱辐射强度的削弱规律－贝尔定律 辐射能通过吸收性气体层，不断被气体吸收而削弱。 削弱的程度取决于辐射强度和气体分子数目。 贝尔定律：光谱辐射强度呈指数规律衰减。
I ,0
I ,x
I ,s I ,0
e k s L ,s e k s
– 在炉内不同地区放热量和吸热量的比例不同，造成各 处烟温高低不一； – 由于各地区烟气成分不同，各处的辐射介质的浓度不 同； – 各处高温介质的辐射能力不同； – 参加辐射的物体有火焰（烟气）、水冷壁、炉墙等， 且炉墙对外散热； – 燃烧和传热两个过程是同时进行的，且燃烧是一个复 杂的物理化学过程； – 同时存在着对流传热。
第九章 炉内辐射传热计算
二、介质的吸收率和黑度
N 透热气体：无发射和吸收辐射能能力的气体 空气、H2、O2、N2 等
气体辐射
Y
吸收性气体：有发射和吸收辐射能力的气体
O3、H2O、CO2、SO2、CO 等
气体辐射的特点（CO2、H2O）：
1. 气体辐射对波长有选择性， CO2、H2O各有三个位于红外线光带的 区间具有辐射和吸收的本领。气体一般不能做灰体假设； 2. 气体辐射在整个容积中进行，与气体的在容器中的分子数目和容器 的形状和容积有关。
i i
hB hf
i Bi
hB
n B h
1
n B
i 1
i
i
第九章 炉内辐射传热计算
三、理论燃烧温度Tth
理论燃烧温度是在绝热条件下燃料燃烧所产生的热量可将燃烧产物 加热达到的温度。1kg燃料的炉内有效热（包括燃料的有效放热和随空 气带入的热量）
Q ef f Qf
100 q3 q4 q6 Qa 100 q4
第九章 炉内辐射传热计算
• 炉内辐射换热就近似为两个灰体之间的辐射换热
– 包围炉膛有效容积的炉墙面，以水冷壁中心线所包围 的平面； – 与水冷壁相切的假想平面，即火焰的辐射面，也就是 水冷壁接受火焰辐射的面积。
第九章 炉内辐射传热计算
qR
0 (T14 T24 )
1
1 2
1
,
kW / m 2
1
syn
1
• 烟气放热量
re B (Qef I ) B VC avT (1 T f ) Q f cal f f cal th Tth kW
• 热平衡：炉内辐射传热量=炉内烟气放热量
14
Bo Bo
syn f
(1 f )
Bcal VC av 3 F 0Tth
第九章 炉内辐射传热计算
三、炉膛出口温度
• 利用伯劳赫的近似公式表示无量纲火焰温度和炉膛出口温度之间的关系， 得到炉膛出口温度计算公式[方法一]
Bo 1/ 3 f [ ] syn Tth 3(1 xm ) f Bo
• 影响炉膛出口烟温的因素
– – – – – – 锅炉负荷（燃料量） 燃料特性 过量空气系数 炉膛结构（水冷壁面积） 受热面的灰污 燃烧器及其布置
第九节 基于苏联1973年炉膛传热计算框架的 方法
一、苏联1973年炉膛传热计算方法[方法二]
– 不考虑炉内火焰的辐射能在向水冷壁面传递过程中辐射强度因介质 的吸收和散射性能导致的减弱。
– 采用炉膛黑度（由火焰黑度1计算）和热有效系数作为计算参数
– 不单独计算炉膛火焰的平均温度，认为火焰平均温度（以无量纲温 度表示）与表征炉膛热负荷的波尔滋曼准则数、炉膛黑度、炉内火 焰最高温度位置和无量纲炉膛出口温度等有关。根据试验数据确定 炉膛出口温度的计算公式。
射辐射后的反射辐射
J Eb (1 )G,
kW / m2
第九章 炉内辐射传热计算
五、两平行平面之间的辐射传热
两物体之间辐射热交换热流
qR
0 (T14 T24 )
1
1 2
1
,
kW / m 2
1
T1、T2 ——高温和低温两个平面的绝对温度；
1 、2 ——两个平面的黑度。
1
• 考虑火焰辐射强度沿炉膛截面方向的减弱（介质吸收和散 射），两物体之间的辐射热交换热流
qR
0 (T14 T24 )
1 1 1 kR 1 4 1 2
,
kW / m 2
– k总辐射减弱系数，k=(1.251.30)ka，近似取k=1.28ka ； – R炉膛的当量半径；