表10 高温过热器的传热计算

过热器

2#锅炉过热器组合安装施工技术措施 1、概述 1.1工程概况本工程由滨州市滨北新材料有限公司投资建设，位于滨州市经济技术开发区，规划容量为4×330MW燃煤机组，同步建设烟气脱硫装置、预留烟气脱硝装置。采用烟塔合一技术。锅炉选用四川华西能源工业有限公司生产的亚临界、自然循环、单炉膛四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架、全悬吊结构、炉顶金属屋面带防雨罩的HX1190/18.4-Ⅱ4燃煤锅炉。 1.2结构特点过热系统的组成包括：后竖井区布置前包墙、左（右）侧包墙、后包墙及顶包墙过热器、低温过热器；炉膛顶部布置顶棚过热器、全大屏过热器、屏式过热器；延伸侧布置高温过热器。包墙过热器布置在尾部为四周墙体，高温过热器管屏布置在延伸侧水平烟道上部，全大屏过热器布置在炉膛上部k2-k3处，屏式过热器布置在靠炉膛k3处，低温过热器布置在后竖井省煤器上部。延伸侧包墙上集箱标高为（63700）；水平烟道下集箱标高（52760）；后竖井侧包墙上、下集箱标高（63700,39360）；后竖井前、后包墙下集箱标高（39360）；顶棚过热器进、出口集箱标高（62800），高温过热器进、出口集箱标高（66100,66300），全大屏过热器进、出口集箱标高（63700），屏式过热器进、出口集箱标高（64800,65300），低温过热器出口集箱标高（64800）。工程量如下：

二、编制依据： 2.1 《电力建设安全工作规程》（第1部分：火力发电厂） 2.2 华西能源工业股份有限责任公司锅炉过热器图纸及相关技术资料 2.3《电力建设施工质量及验收技术规范》锅炉机组篇 DL/T5047-2005 2.4《电力建设施工质量验收及评价规程》第2部分锅炉机组(DL/T 5210.2-2009) 2.5《电力建设安全健康与环境管理工作规定》（2002-01-21） 2.6《火力发电厂焊接技术规程》DL/T 869-2012 2.7《电力建设施工质量验收及评价规程》焊接篇(DL/T 5210.7-2010) 2.8《电力工业锅炉压力容器监察规程》 (DL612-1996) 2.9《工程建设强制性条文》电力工程部分第一篇《火力发电工程》2006版 2.10《施工组织总设计》 2.11《锅炉专业施工组织设计》 2.12《锅炉安装说明书》三、施工准备：

传热系数计算方法

第四章循环流化床锅炉炉内传热计算循环流化床锅炉炉膛中的传热是一个复杂的过程，传热系数的计算精度直接影响了受热面设计时的布置数量，从而影响锅炉的实际出力、蒸汽参数和燃烧温度。正确计算燃烧室受热面传热系数是循环流化床锅炉设计的关键之一，也是区别于煤粉炉的重要方面。随着循环流化床燃烧技术的日益成熟，有关循环流化床锅炉的炉膛传热计算思想和方法的研究也在迅速发展。许多著名的循环流化床制造公司和研究部门在此方面也做了大量的工作，有的已经形成商业化产品使用的设计导则。但由于技术保密的原因，目前国内外还没有公开的可以用于工程使用的循环流化床锅炉炉膛传热计算方法，因此对它的研究具有重要的学术价值和实践意义。清华大学对CFB锅炉炉膛传热作了深入的研究，长江动力公司、华中理工大学、浙江大学等单位也对CFB锅炉炉膛中的传热过程进行了有益的探索。根据已公开发表的文献报导，考虑工程上的方便和可行，本章根椐清华大学提出的方法，进一步分析整理，作为我们研究的基础。为了了解CFB锅炉传热计算发展过程，也参看了巴苏的传热理论和计算方法，浙江大学和华中理工大学的传热计算与巴苏的相近似。 4.1 清华的传热理论及计算方法 4.1.1 循环流化床传热分析 CFB锅炉与煤粉锅炉的显著不同是CFB锅炉中的物料(包括煤灰、脱硫添加剂等)浓度C p 大大高于煤粉炉，而且炉内各处的浓度也不一样，它对炉内传热起着重要作用。为此首先需要计算出炉膛出口处的物料浓度C p，此处浓度可由外循环倍率求出。而炉膛不同高度的物料浓度则由内循环流率决定，它沿炉膛高度是逐渐变化的，底部高、上部低。近壁区贴壁下降流的温度比中心区温度低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；水平截面方向上的横向搅混形成良好的近壁区物料与中心区物料的质交换，同时近壁区与中心区的对流和辐射的热交换使截面方向的温度趋于一致，综合作用的结果近壁区物料向壁面的辐射加强，总辐射换热系数明显提高。在计算水冷壁、双面水冷壁、屏式过热器和屏式再热器时需采用不同的计算式。物料浓度C p对辐射传热和对流传热都有显著影响。燃烧室的平均温度是床对受热面换热系数的另一个重要影响因素。床温的升高增加了烟气辐射换热并提高烟气的导热系数。虽然粒径的减小会提高颗粒对受热面的对流换热系数，在循环流化床锅炉条件下，燃烧室内部的物料颗粒粒径变化较小，在较小范围内的粒径变化时换热系数的变化不大，在进行满负荷传热计算时可以忽略，但在低负荷传热计算时，应该考虑小的颗粒有提高传热系数的能力。炉内受热面的结构尺寸，如鳍片的净宽度、厚度等，对平均换热系数的影响也是非常明显的。鳍片宽度对物料颗粒的团聚产生影响；另一方面，宽度与扩展受热面的利用系数有关。根

高温过热器的计算

7 高温过热器的计算 7．1 高温对流过热器结构尺寸 7．1．1管子尺寸 425d mm φ=? 7．1 ．2冷段横向节距及布置 40L n = （顺列，逆流，双管圈） 7．1．3热段横向节距及布置 39R n = （顺列，顺流，双管圈） 7．1．4横向节距 195mm S = 7．1．5横向节距比 11 2.262d S σ== 7．1．6纵向节距 287mm S = 7．1．7纵向节距比 2 2 2.07d S σ== 7．1．8管子纵向排数 28n = 7．1．8冷段蒸汽流通面积 2 2 2* 0.06424 n L L d f n m π== 注：n d 单位：m 下同 7．1．9热段蒸汽流通面积 2 2 2*0.06284 n R R d f n m π== 7．1．10平均流通截面积 ( )/20.0634pj L R f f f =+ = 7．1．11烟气流通面积 2 (7.68790.042) 5.4323.3Y m F =-??= 7．1．12冷段受热面积 2 **( 5.6)237L L z pj pj d m n n l l m H π=== 7．1．13热段受热面积 2 **( 5.6)231R R z pj pj d m n n l l m H π=== 7．1．14顶棚受热面积 2 7.68(0.70.61)10.06LD m F =?+= 7．1．15管束前烟室深度 0.7YS m l =

7．1．16管束深度 0.61GS m l = 7．1．17辐射层有效厚度 12 4*0.9(1)0.188s d m π σσ=-= （注：d 单位：m ） 7．2高温过热器的热力计算 7．2．1进口烟气温度 ' GG ?=995 0C 查表4-7，凝渣管结构及计算第11项 7．2．2进口烟气焓 'GG I = 11821.0703 KJ kg 查表4-7，凝渣管结构及计算第12项 7．2．3进冷段烟气温度 ' GGL t = 513.3248 0C 即屏出口蒸汽温度，查表4-6，屏的热力计算 7．2．4进冷段烟气焓 ' GGL I = 3405.5931 KJ kg 即屏出口蒸汽焓，查表4-6，屏的热力计算 7．2．5总辐射吸热量 '''f f GG NZ Q Q == 157.4649 KJ kg 7．2．6冷段辐射吸热量 'f f L GGL GG L R LD H Q Q H H H =? ++ =237 157.464978.0623723110.06 ? =++ KJ kg 7．2．7热段辐射吸热量 'f f R GGR GG L R LD H Q Q H H H =? ++ =231 157.464976.0823723110.06 ? =++ KJ kg 7．2．8顶棚辐射吸热量 'f f LD GGLD GG L R LD H Q Q H H H =? ++ =10.06 157.4649 3.313623723110.06 ? =++ KJ kg 7．2．9出热段蒸汽温度 '' GGR t = 540 0C （建议取额定值5400C ）

导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法(简述实用版)

导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/(m.k)]：导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。传热系数K [W/(㎡?K)]：传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K，此处K可用℃代替)。传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。热阻值R(m.k/w)：热阻指的是当有热量在物体上传输时，在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。单位为开尔文每瓦特（K/W）或摄氏度每瓦特（℃/W）。传热阻：传热阻以往称总热阻，现统一定名为传热阻。传热阻R0是传热系数K的倒数，即R0=1/K，单位是平方米*度/瓦（㎡*K/W）围护结构的传热系数K值愈小，或传热阻R0值愈大，保温性能愈好。（节能）热工计算： 1、围护结构热阻的计算单层结构热阻：R=δ/λ 式中：δ—材料层厚度(m)；λ—材料导热系数[W/(m.k)] 多层结构热阻： R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w) δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m) λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11) Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04) R —围护结构热阻(m.k/w) 3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0 式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算 Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)] Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]

高温过热器传热特性及寿命分析

高温过热器传热特性及寿命分析摘要：近年来，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现。过热器内部是高温高压的蒸汽，又布置在烟温较高的区域，工作条件最为恶劣，易造成锅炉爆管；同时锅炉设备实行状态检修需要了解管子蠕变损伤的程度。因此，分析过热器爆管的原因和蠕变损伤的机理，并对高温部件剩余寿命作出正确的评估，已成为保证火电厂安全运行和提高经济性的关键课题之一。本文通过研究高温过热器的传热特性，分析了高温过热器爆管的原因，并介绍了高温腐蚀对爆管的影响，而且按工质流程逐个对微元段进行热力计算，掌握高温过热器壁温分布情况，以便于从根本上减少爆管发生率。同时根据拉——米参数式确定蠕变断裂时间，对过热器剩余寿命进行预测，以延长电厂的检修周期，提高电厂的经济性。关键词：过热器；爆管；腐蚀；壁温计算；寿命分析 Abstract：In recent years, various types of large-capacity thermal power generating units will continue to emerge.Inside the superheater there is steam with high temperature and high pressure, at the same time the superheater is in the region where the flue-gas temperature is higher, so the superheater’s working conditions are most poor, resulting in the explosion of boiler pipes easily.Meanwhile in order to overhaul the boiler equipment on the basis of operating condition,it is necessary to know about the tubes’ creep damage extent. Therefore, the analysis of reasons for superheater explosion and creep damage mechanism ,also to assess the remaining life of high-temperature boiler parts correctly, have become one of the key projects that guarantees safe operation of thermal power plants and improves the economical efficiency. This paper analyzes the reasons for high-temperature superheater blasting via the research on heat transfer characteristics of high-temperature superheater, and puts emphasis on illustrating the effects that high-temperature corrosion have on the superheater explosion.In addition, according to the flow path of work substance,it conducts the thermodynamic calculation of small tube section separately ,grasping the wall temperature distribution of high-temperature superheater, in order to reduce the rate of tube explosion radically. At the same time the creep-rupture time is determined by Larson-Miller Parameter,and the remaining life of superheater can also be predicted ,which will be used to extend the maintenance cycle and improve the economy of thermal power plants. Keywords：Superheater; Tube Explosion; Corrosion; Wall Temperature Calculation; Life Analysis 1 引言随着我国电力工业建设的迅猛发展，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现，锅炉蒸汽参数的提高，使得过热器和再热器系统成为大容量锅炉本体设计中必不可少的受热面。这两部分受热面内工质的压力和温度都相当高，且大多布置在烟温较高的区域，因而其工作条件在锅炉所有受热面中最为恶劣，受热面温度接近管材的极限允许温度；而锅炉容量的日益增大，使其过热器和再热器系统的设计和布置更趋复杂[1]。这不可避免地导致并联各管内的流量与吸热量发生差异。当工作在恶劣条件下的承压受热部件的工作条件与设计工况偏离时，就容易造成锅炉爆管。锅炉爆管严重威胁着火电机组的安全经济运行。据有关资料统计，爆管引起的非计划停运时间占总停运时间的20%左右，少发电量占总少发电量的25%左右。由此可见，其造成的经济损失十分巨大[2]。事实上，当爆管发生时常采用所谓快速维修的方法，如喷涂或衬垫焊接来修复，一段时间后又再爆管。爆管在同一根管子、同一种材料或锅炉的同一区域的相同断面上反复发生，这一现象说明锅炉爆管的根本问题还未被解决。因此，了解过热器爆管事故的直接原因和根

换热器的传热系数

1 介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003 实际运行还少有保守。有余量约10% 冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃) 水水850～1700 水气体17～280 水有机溶剂280～850 水轻油340～910 水重油60～280 有机溶剂有机溶剂115～340 水水蒸气冷凝1420～4250 气体水蒸气冷凝30～300 水低沸点烃类冷凝455～1140 水沸腾水蒸气冷凝2000～4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020 不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K值通常在 2 800~2200W/m2·℃范围内。列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例) (1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。 (2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 (3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100) 下即可达到湍流，以提高对流传热系数。在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。 2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。 3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济

国内外过热器再热器的布置及调温方式

国内外二次再热机组过热器、再热器布置的特点及其调温方式 (王萌 201200181172 热A) 摘要：二次中间再热技术是提高火电机组热效率的一种有效方法。本文从国内三大锅炉厂（上锅、哈锅、东锅）和国外经典二次再热机组日本姬路第二电厂6号机组入手，主要论述了，超超临界二次再热机组过热器、再热器布置的特点及其调温方式，并评价了其优缺点。关键字：上锅哈锅东锅日本姬路第二电厂过热器再热器调温方式我国是以煤炭为主要一次能源的国家，火力发电在我国电力生产中占有主导地位。在很长一段时间内，我国的能源结构不会发生大的改变。我们所要做的就是提高燃煤的利用效率和降低燃煤机组的污染物排放来改善能源紧张的情况和环境污染的压力。提高火电机组发电效率是我国电力行业发展的必然趋势。二次中间再热技术是提高机组热效率的一种有效方法。一般再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右。采用再热系统可使电站热经济性提高约4%~~5%。二次再热可使循环热效率再提高2%。二次再热系统中蒸汽在超高压缸和高压缸中做功后会分别在锅炉的一次再热器和二次再热器中再次加热。相比一次再热系统，二次再热系统锅炉增加一级再热系统，汽轮机则增加一级循环做功。本文将从国内外典型的二次再热机组过热器、再热器布置的特点及其调温方式进行说明，并对其优缺点进行评价。 1.上海锅炉厂新型二次再热超超临界锅炉机组 1.1上海锅炉厂二次再热锅炉典型举例以国电泰州二期工程为例。国电泰州电厂二期2×1000MW超超临界二次再热燃煤发电示范项目是国内首个百万级超超临界二次再热机组。机组发电效率高达47.94%，比当今世界最好的二次再热发电机组效率47%高0.94%，比国内常规投运一次再热发电机组最高效率45.82%高 2.12%。机组设计发电煤耗256.2g/kWh，比当今世界最好水平低5g/kWh。项目采用二次再热综合提效技术较常规百万机组降低发电煤耗约10g/ kWh。与常规百万级超超临界机组相比，CO2、SO2、 NOx、粉尘排放量减少5%以上。 1.2过热器及再热器的布置过热器受热面的布置为顶棚和包墙过热器、分隔屏过热器、屏式过热器、末级高温过热器；再热器受热面布置为二级布置，低温再热器和高温再热器。

过热器爆管的根本原因及对策

过热器爆管的根本原因及对策二十世纪八十年代初，美国电力研究院经过长期大量研究，把锅炉爆管机理分成六大类，共22种。在22种锅炉爆管机理中，有7种受到循环化学剂的影响，12种受到动力装置维护行为的影响。我国学者结合我国电站锅炉过热器爆管事故做了大量研究，把电站锅炉过热器爆管归纳为以下九种不同的机理。 1、长期过热 1.1失效机理长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。这样，管子的使用寿命便短于设计使用寿命。超温程度越高，寿命越短。在正常状态下，长期超温爆管主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。在不正常运行状态下，低温过热器、低温再热器的向火面均可能发生长期超温爆管。长时超温爆管根据工作应力水平可分为三种：高温蠕变型、应力氧化裂纹型、氧化减薄型。 1.2产生失效的原因 (1)管内汽水流量分配不均； (2)炉内局部热负荷偏高； (3)管子内部结垢； (4)异物堵塞管子； (5)错用材料； (6)最初设计不合理。 1.3故障位置 (1)高温蠕变型和应力氧化裂纹型主要发生在高温过热器的外圈的向火面；在不正常的情况下，低温过热器也可能发生； (2)氧化减薄型主要发生在再热器中。 1.4爆口特征长期过热爆管的破口形貌，具有蠕变断裂的一般特性。管子破口呈脆性断口特征。爆口粗糙，边缘为不平整的钝边，爆口处管壁厚度减薄不多。管壁发生蠕胀，管

径胀粗情况与管子材料有关，碳钢管径胀粗较大。20号钢高压锅炉低温过热器管破裂，最大胀粗值达管径的15%，而12CrMoV钢高温过热器管破裂只有管径5%左右的胀粗。 (1)高温蠕变型 a.管子的蠕胀量明显超过金属监督的规定值，爆口边缘较钝； b.爆口周围氧化皮有密集的纵向裂纹，内外壁氧化皮比短时超温爆管厚，超温程度越低，时间越长，则氧化皮越厚和氧化皮的纵向裂纹分布的范围也越广； c.在爆口周围的较大范围内存在着蠕变空洞和微裂纹； d.向火侧管子表面已完全球化； e.弯头处的组织可能发生再结晶； f.向火侧和背火侧的碳化物球化程度差别较大，一般向火侧的碳化物己完全球化。 (2)应力氧化裂纹型 a.管子的蠕胀量接近或低于金属监督的规定值，爆口边缘较钝，呈典型的厚唇状； b.靠近爆口的向火侧外壁氧化层上存在着多条纵向裂纹，分布范围可达整个向火侧。内外壁氧化皮比短时超温爆管时的氧化皮厚； c.纵向应力氧化裂纹从外壁向内壁扩展，裂纹尖端可能有少量空洞； d.向火侧和背火侧均发生严重球化现象，并且管材的强度和硬度下降； e.管子内壁和外壁的氧化皮发生分层； f.燃烧产物中的S、Cl、Mn、Ca等元素在外壁氧化层沉积和富集。 (3)氧化减薄型 a.管子向火侧、背火侧的内外壁均产生厚度可达1.0～1.5mm的氧化皮； b.管壁严重减薄，仅为原壁厚的1/3～l/8 ； c.内、外壁氧化皮均分层，为均匀氧化。内壁氧化皮的内层呈环状条纹； d.向火侧组织己经完全球化，背火侧组织球化严重，并且强度和硬度下降； e.燃烧产物中的S、Cl、Mn、Ca等元素在外壁氧化层沉积和富集，促进外壁氧化。

传热系数计算

传热系数计算散热器是一种热交换器～其热工计算的基本公式为传热方程式～其表达式为: Ф=KAΔt ,6,1, m Ф为传热量单位:W 2K为传热系数单位:W/(m〃?) A 为传热面积单位:? Δt为冷热流体间的对数平均温差单位:? m,,,从《车辆冷却传热》上可知～以散热器空气侧表面为计算基础～散热器传热系数计算公式为: -1K=(β/h+(β×λ) +(1/η×h)+ R) ,6,2, 1管02f 式中:β为肋化系数～其等于空气侧所有表面积之和/水侧换热面积 2h为水侧表面传热系数单位:W/(m〃?) 12h为空气侧表面传热系数单位:W/(m〃?)2 2λ为散热管材料导热系数单位:W/(m〃?) 管2R为散热器水侧和空气侧的总热阻单位:,m〃?),W f η为肋壁总效率～其表达式为: 0 η=1,(×,1,η,),A ,6,3, f20 A为空气侧二次换热面积～单位:? 22 A为空气侧所有表面积之和～单位:? 2 η为肋片效率 f η,th(m×h)/ (m×h) ,6,4, fff th为双曲线函数 h为散热带的特性尺寸～即散热管一侧的肋片高度 f m为散热带参数～表达式为: 0.5 m=((2×h)/(δ×λ)),6,5, 2222h为空气侧传热系数单位:W/(m〃?) 2 δ为散热带壁厚单位:m 22λ为散热带材料导热系数单位:W/(m〃?) 2

从《传热学》上可知～表面传热系数h的公式为: 2 h= Nu×/de 单位:W/(m 〃?) ,6,6, λ为流体的热导率～对散热器～即为空气热导率 de为换热面的特性尺度～对散热器～求气侧换热系数时～因空气外掠散热管～故特性尺度为散热管外壁的当量直径, 单位m [2]由《传热学》中外掠管束换热实验知,流体横掠管束时～对其第一排管子来说～换热情况与横掠但管相仿。 Nu=C×Re (6,7) m[3]式中C、为常数～数值见《传热学》表5.2 Re=Va×de/νa ,6,8, Va 为空气流速单位m/s 2νa为空气运动粘度单位m/s

4-4-传热过程计算

知识点4－4 传热过程计算【学习指导】 1．学习目的通过本知识点的学习，掌握换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算。在传热计算的两种方法中，重点掌握平均温度差法，了解传热单元数法及应用场合。 2．本知识点的重点换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算，用平均温度差法进行传热计算。 3．本知识点的难点传热单元数法。 4．应完成的习题 4-4 在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为φ25×2.5 mm的钢管，其导热系数为45 W/(m·℃)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2600 W/(m2·℃)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m2·℃)。试求基于管外表面积的总传热系数以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。 4-5 在一传热面积为40m2的平板式换热器中，用水冷却某种溶液，两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30000kg/h，其温度由22℃升高到36℃。溶液温度由115℃降至55℃。若换热器清洗后，在冷、热流体量和进口温度不变的情况下，冷却水的出口温度升至40℃，试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，冷、热流体的物性可视为不变，水的平均比热容为4.174 kJ/(kg·℃)；（2）两种情况下，αi、αo分别相同；

（3）忽略壁面热阻和热损失。 4-6 在套管换热器中用水冷却油，油和水呈并流流动。已知油的进、出口温度分别为140℃和90℃，冷却水的进、出口温度分别为20℃和32℃。现因工艺条件变动，要求油的出口温度降至70℃，而油和水的流量、进口的温度均不变。若原换热器的管长为1m，试求将此换热器管长增至若干米后才能满足要求。设换热器的热损失可忽略，在本题所涉及的温度范围内油和水的比热容为常数。 4-7 冷、热流体在一管壳式换热器中呈并流流动，其初温分别为32℃和130℃，终温分别为48℃和65℃。若维持冷、热流体的初温和流量不变，而将流动改为逆流，试求此时平均温度差及冷、热流体的终温。设换热器的热损失可忽略，在本题所涉及的温度范围内冷、热流体的比热容为常数。 4-8 在一管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为1600 m3/h，常压下苯的沸点为80.1℃，气化潜热为394kJ/kg。冷却水的入口温度为20℃，流量为35000kg/h，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。总传热系数为450 W/(m2·℃)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。 4-9 在一传热面积为25m2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机物。冷却水的流量为28000kg/h，其温度由25℃升至38℃，平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。有机物的温度由110℃降至65℃，平均比热容为1.72 kJ/(kg·℃)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试核算该换热器的总传热系数并计算该有机物的处理量。 4-10 某生产过程中需用冷却水将油从105℃冷却至70℃。已知油的流量为6000kg/h，水的初温为22℃，流量为2000kg/h。现有一传热面积为10 m2的套管式换热器，问在下列两种流动型式下，换热器能否满足要求：（1）两流体呈逆流流动；（2）两流体呈并流流动。设换热器的总传热系数在两种情况下相同，为300 W/(m2·℃)；油的平均比热容为1.9 kJ/(kg·℃)，水的平均比热容为4.17kJ/(kg·℃)。热损失可忽略。

(整理)管道总传热系数计算

1管道总传热系数管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。 1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式： 1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D a a l l -+轾骣犏琪桫犏=+++犏犏犏臌? （1-1）式中：K ——总传热系数，W /(m 2·℃)； e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）； n D ——管道直径，m ； w D ——管道最外层直径，m ； 1α——油流与管壁放热系数，W/(m 2·℃)； 2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)； i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)； i D ，1i D +——管道第i 层的外直径，m ，其中1,2,3...i n =； L D ——结蜡后的管径，m 。为计算总传热系数K ，需分别计算部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。（1）部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示[47]。在层流状态（Re<2000），当Pr 500Gr

换热器的传热计算

换热器的传热计算换热器的传热计算包括两类：一类是设计型计算，即根据工艺提出的条件，确定换热面积；另一类是校核型计算，即对已知换热面积的换热器，核算其传热量、流体的流量或温度。这两种计算均以热量衡算和总传热速率方程为基础。换热器热负荷Q 值一般由工艺包提供，也可以由所需工艺要求求得。Q=W c p Δt ，若流体有相变，Q=c p r 。热负荷确定后，可由总传热速率方程（Q=K S Δt ）求得换热面积，最后根据《化工设备标准系列》确定换热器的选型。其中总传热系数K= 0011 h Rs kd bd d d Rs d h d o m i i i i ++++ （1）在实际计算中，总传热系数通常采用推荐值，这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的，可以从有关手册中查得。在选用这些推荐值时，应注意以下几点： 1. 设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致。 2. 设计中流体的性质（粘度等）和状态（流速等）应与所选的流体性质和状态相一致。 3. 设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致。 4. 总传热系数的推荐值一般范围很大，设计时可根据实际情况选取中间的某一数值。若需降低设备费可选取较大的K 值；若需降低操作费用可取较小的K 值。 5. 为保证较好的换热效果，设计中一般流体采用逆流换热，若采用错流或折流换热时，可通过安德伍德（Underwood ）和鲍曼（Bowman ）图算法对Δt 进行修正。虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是某些情况下，所选K 值与实际值出入很大，为避免盲目烦琐的试差计算，可根据式（1）对K 值估算。式（1）可分为三部分，对流传热热阻、污垢热阻和管壁导热热阻，其中污垢热阻和管壁导热热阻可查相关手册求得。由此，K 值估算最关键的部分就是对流传热系数h 的估算。

过热器系统

锅炉过热器系统第一节概述过热器是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面。类型和特点过热器按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式；按结构特点可分为蛇形管式、屏式、墙式和包墙式。它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。管子的外径一般为30～60毫米。对流式过热器最为常用，采用蛇形管式。它具有比较密集的管组，布置在 450～1000℃烟气温度的烟道中，受烟气的横向和纵向冲刷。烟气主要以对流的方式将热量传递给管子，也有一部分辐射吸热量。屏式过热器由多片管屏组成，布置在炉膛内上部或出口处，属于辐射或半辐射式过热器。前者吸收炉膛火焰的辐射热，后者还吸收一部分对流热量。我厂锅炉采用美国B&W公司RBC自然循环燃煤锅炉的标准布置。系单炉膛、平衡通风，固态排渣全悬吊结构，尾部分烟道倒L型布置。炉膛由膜式水冷壁构成，炉膛上部布置屏式过热器，炉膛折焰角上方有二级高温过热器，在水平烟道处布置了垂直再热器，尾部竖井由隔墙分成前后两个烟道，前部布置水平再热器，后部布置一级过热器和省煤器。第二节过热器系统的主要设备过热器由顶棚、包墙、一级过热器、屏式过热器及二级过热器组成。 1．顶棚管和包墙顶棚管处于炉膛和水平烟道上部，由Φ76×9，12Cr1MoVG管和12Cr1MoV扁钢（或扁销钉）焊成鳍片管组成，节距为150mm，便于过热器和再热器管子穿过。整个顶棚和穿墙管处的密封结构先是在鳍片上打上耐火塑料，再置以高冠板结构的金属密封（如图2-2所示）只要按照制造厂图纸要求精心施工，就能实现良好的炉顶密封。包墙管绝大部分制成膜式结构，并根据运输条件最大限度地在厂内组装。顶棚和包墙壁管的蒸汽流程如图2-1所示。

传热过程分析与换热器的热计算(杨世铭,陶文栓,传热学,第四版,答案)

第10章传热过程分析与换热器的热计算课堂讲解课后作业【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm ，壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数 )/(700520K m W h ?=，管内水侧平均的表面传热系数)/(30042K m W h i ?=。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数 (1) 管子内外表面均是洁净的 (2) 管内为海水，流速大于1m/s ，结水垢，平均温度小于50℃，蒸汽侧有油。【解】【10-13】一台1-2型壳管式换热用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，C t C t ?="?='502022，，流量为3kg/s ；热油入口温度为600C ，)/(3502K m W k ?=。试计算： (1) 油的流量； (2) 所传递的热量； (3) 所需的传热面积。【10-17】在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度100,=t ℃出口温度为 80,,=t ℃；管外流过冷水，进口温度20,2=t ℃，出口温度70,,2=t ℃；总换热量KW 350=Φ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的管子。管壁导热系数()k m w */40=λ，管外流体的表面传热系数()k m w h */15000=，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的。试确定所需的管子长度。【解】计算管内平均换热系数。 ()908010021=+=f t ℃ ()()95.1Pr ,*/68.0,*/109.3146==?=-k m w s m Kg u λ ()()()28.4330/60ln 701002080=---=?m t ℃， ,38.8,2dL n A m A π== 本题中冷热流体总温差为43.3℃，管外冷流体侧占68﹪，管内侧约占32﹪，故不必考虑温差的修正。【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出s kg q C t s kg q C t m m /0233.0,35,/0144.0,2002211=?='=?='。取总传热系数为2225.0),/(980m A K m W k =?=，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行：360,1=t ℃，300,, 1=t ℃，

第五章传热过程分析和换热器计算

第九章传热过程分析和换热器计算在这一章里讨论几种典型的传热过程，如通过平壁、圆筒壁和肋壁的传热过程通过分析得出它们的计算公式。由于换热器是工程上常用的热交换设备，其中的热交换过程都是一些典型的传热过程。因此，在这里我们对一些简单的换热器进行热平衡分析，介绍它们的热计算方法，以此作为应用传热学知识的一个较为完整的实例。 9－1传热过程分析在实际的工业过程和日常生活中存在着的大量的热量传递过程常常不是以单一的热量传递方式出现，而多是以复合的或综合的方式出现。在这些同时存在多种热量传递方式的热传递过程中，我们常常把传热过程和复合换热过程作为研究和讨论的重点。对于前者，传热过程是定义为热流体通过固体壁面把热量传给冷流体的综合热量传递过程，在第一章中我们对通过大平壁的传热过程进行了简单的分析，并给出了计算传热量的公式 t kF Q ?=， 9－1 式中，Q 为冷热流体之间的传热热流量，W ；F 为传热面积，m 2；t ?为热流体与冷流体间的某个平均温差，o C ；k 为传热系数，W/(?2m o C)。在数值上，传热系数等于冷、热流体间温差t ?=1 o C 、传热面积A =1 m 2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。在这一章中我们除对通过平壁的传热过程进行较为详细的讨论之外，还要讨论通过圆筒壁的传热过程，通过肋壁的传热过程，以及在此基础上对一些简单的包含传热过程的换热器进行相应的热分析和热计算。对于后者，复合换热是定义为在同一个换热表面上同时存在着两种以上的热量传递方式，如气体和固体壁面之间的热传递过程，就同时存在着固体壁面和气体之间的对流换热以及因气体为透明介质而发生的固体壁面和包围该固体壁面的物体之间的辐射换热，如果气体为有辐射性能的气体，那么还存在固体壁面和气体之间的辐射换热。这样，固体壁面和它所处的环境之间就存在着一个复合换热过程。下面我们来讨论一个典型的复合换热过程，即一个热表面在环境中的冷却过程，如图9－1所示。由热表面的热平衡可知，表面的散热热流应等于其与环境流体之间的对流换热热流加上它与包围壁面之间的辐射换热热流，即r c Q Q Q +=,式中图9－1热表面冷却过程

第10章传热过程分析与换热器的热计算(杨世铭,陶文栓,传热学,第四版,答案)

第10章传热过程分析与换热器的热计算课堂讲解课后作业【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm ，壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数)/(700520K m W h ?=，管内水侧平均的表面传热系数 )/(30042K m W h i ?=。试计 (1)(2)【流动，t ?='202 (1)(2)(3)【80,,=℃；根内径为h 15000=度。 ?m t 的修正。【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出s kg q C t s kg q C t m m /0233.0,35,/0144.0,2002211=?='=?='。取总传热系数为2225.0),/(980m A K m W k =?=，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行：360,1=t ℃，300,,1=t ℃，30,2=t ℃，200,,2=t ℃，11c q m =2500W/K ，K=800() k m W ?2。运行一年后发现，在11c q m 、22c q m 、

及,1t 、, 2t 保持不变的情形下，冷流体只能被加热到162℃，而热流体的出口温度则高于300℃。试确定此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。【解】不结垢时， ()2.210160/270ln 160270=-=?m t ℃，()2892.02.2108003003602500m t k A m =?-?=?Φ= K W c q c q m m /4.882170602500302003003601122==--=. 结垢后，()W t c q m 116471301624.882222=-?==Φδ。又 1255030162,,,2,,211--t t q c q m ?m t k ,,1【r i 条件即由此得【T ∞的气流 ε，∞=300K ， mc 解得T

过热器

1.5 过热器及其减温器的检修 1.5.1 设备概述过热器的系统布置应能满足蒸汽参数的要求，并有灵活的调温手段，还应保证运行中管壁不超温和具有较高的经济性等，其复杂性与锅炉参数有关。锅炉过热器的分级或分段，应以每级或每段的蒸汽焓增不超过250~420kJ/kg (60~100kcal/kg)为宜，以减少热偏差。各级或各段间的蒸汽温度的选取应考虑钢材的性能。例如，20号碳钢管，金属温度不超过480oC，蒸汽最高温度宜为400oC左右。当蒸汽温度为450oC或以上时，就要采用合金钢制造。过热蒸汽的减温器一般设置在两级或两段之间，因此过热器的分级或分段应考虑汽温调节的反应快慢问题。 1.5.1.1 过热器系统的组成耒阳电厂300MW锅炉过热器系统由顶棚过热器、包墙管过热器、一级过热器（低温过热器）、屏式过热器及二级过热器（高温过热器）组成。 a. 顶棚过热器和包墙管过热器顶棚管位于炉膛和水平烟道上部，由140根Ф76×8mm、管材为SA-213T12的光管与12×35、材质为12Cr1MoV扁钢(或销钉钢)焊成的鳍片管组成。为了便于过热器和再热器管子穿过，管子之间的节距为150mm，并且管间采用间断鳍片结构。顶棚管和穿墙管处的密封形式为：先在鳍片上打耐火塑料，再置以高冠板结构的金属密封。包墙管绝大多数为膜式壁结构，并根据运输条件最大限度地在厂内组装。蒸汽在顶棚和包墙管过热器的流程较复杂。来自汽包的饱和蒸汽由30根Ф133×12mm、SA-106C的饱和蒸汽连接管引入顶棚进口集箱（Ф244.5×40mm、SA-106C）。蒸汽流经炉膛顶棚管后，汇集于尾部竖井（HCP）前墙上集箱，然后分两路进入一级过热器。一路流程为：HCP前墙上集箱（Ф245×40mm、SA-335P22）→③186根Ф42×9/5.5、 12根Ф133×12mm的饱和蒸汽SA-213T12管的HCP前包墙管组→HCP前墙下集箱 4根Ф133×12mm的饱和蒸汽连接管→水平烟道侧墙下集箱→106根Ф42×5.5mm、SA-213T12管的水平烟道侧包墙管组连接管→HCP前侧墙下集箱→⑦54根Ф42×5.5mm、SA-213T12管的HCP前侧墙包墙管组 →水平烟道侧墙上集箱→12根Ф133×12mm的饱和蒸汽连接连接管尾部竖井隔墙上→HCP前侧包墙上集箱→4根Ф133×12mm的饱和蒸汽连接管集箱→④186根Ф51×6.5mm、SA-213T12尾部竖井隔墙管组→一级过热器进口集箱（Ф244.5×45mm、SA-106C）。