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。

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【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。

锅炉对流受热面计算首先，我们需要了解对流受热面的概念。

对流受热面是指锅炉内部与工作介质(如水、汽、烟气等)直接接触的部分，通过对流传递热量。

对流受热面通常是由管壳式加热面组成，包括锅炉壳体、水冷壁、空气预热器等。

对流受热面的计算主要涉及到三个方面：传热系数的估算、换热面积的计算和热效率的评估。

1.传热系数的估算传热系数是指单位面积上单位时间内通过对流传递的热量。

传热系数的估算是锅炉对流受热面计算中的重要环节。

传热系数的大小与介质的物性、流动状态、受热面的形状等因素密切相关。

一般情况下，传热系数可通过实验或经验公式进行估算。

例如，针对空气在不同速度下对流传热，可以采用Nu=0.66Re^0.66Pr^0.33的经验公式，其中Nu为Nusselt数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数。

将估算得到的传热系数应用于对流受热面的计算中。

2.换热面积的计算换热面积是指对流受热面上的有效热交换面积。

换热面积的计算是锅炉对流受热面计算的核心。

换热面积的计算主要考虑两个方面：一是考虑传热介质(如水、汽、烟气等)流动的特点，将受热面积与流量、流速等因素相结合进行计算；二是考虑传热过程的热阻情况，将传热系数与热阻相结合计算。

对于不同的换热面，可以采用不同的计算方法，如管内对流受热面积的计算采用管内光面积进行计算、管外对流受热面积的计算采用外表面积进行计算。

通过换热面积的计算，可以确定锅炉对流受热面的大小，为锅炉的设计和运行提供依据。

3.热效率的评估热效率是锅炉对流受热面计算中一个重要的评价指标。

热效率是指锅炉单位燃料消耗所产生的热量与输入燃料的热量之比。

热效率的评估包括热损失的计算和进一步改进的方法。

热损失通常分为两个部分：烟气中的热损失和未充分燃烧或燃烧副产物中的热损失。

通过对锅炉热效率的评估，可以进行锅炉设计参数的优化和改进，提高锅炉的热效率和能源利用率。

综上所述，锅炉对流受热面计算是锅炉设计和运行中的重要环节。

通过对传热系数的估算、换热面积的计算和热效率的评估，可以保证锅炉的正常运行和高效热能利用。

对流换热系数计算公式对流换热是指物体通过与流体介质接触，通过传导和对流传热方式将热量传递到流体介质中的过程。

在工程领域中，计算对流换热系数是非常重要的，因为它可以用来确定热传递的速率和效率。

对于不同的情况和应用，有多种不同的计算公式可以用来计算对流换热系数。

一般来说，对流换热系数可以通过下面的公式进行计算：h = α * λ / L其中，h是对流换热系数，α是换热系数，λ是热导率，L是特征长度。

这个公式可以应用于一维对流换热的情况，例如平板上的自然对流换热。

在实际应用中，常用的对流换热系数计算公式有很多种，下面将介绍其中几种常用的公式。

1. 冷却水冷却塔中的对流换热系数计算公式：在冷却水冷却塔中，通常使用的计算对流换热系数的公式是Lockhart-Martinelli方法。

这个方法适用于传统冷却塔中的冷却效果。

对于水和空气的组合，Lockhart-Martinelli公式可以表示为：h = (C * ((ρ^2 * μ^2 * g * ΔP) / (λ * (ρ^2 + μ^2)^0.5)))^(1/3)其中，h是对流换热系数，C是常数，ρ是密度，μ是动力粘度，g 是重力加速度，ΔP是压力降，λ是热导率。

这个公式可以通过测量流体的物理性质和实验数据来计算对流换热系数。

2. 管内对流换热系数计算公式：在管内对流换热中，常用的计算公式是Dittus-Boelter公式。

对于液体在光滑管道中的对流换热系数，Dittus-Boelter公式可以表示为：Nu = 0.023 * Re^0.8 * Pr^0.33h = (Nu * λ) / D其中，Nu是Nusselt数，Re是雷诺数，Pr是普朗特数，h是对流换热系数，λ是热导率，D是管道直径。

在这个公式中，Re计算了流体的惯性力与黏性力的比例，Pr计算了流体的动量和热量的比例。

3. 计算炉内对流换热系数的公式：在工业炉内的对流换热中，常用的计算公式是Gnielinski公式。

对流换热知识点总结导言对流换热是热传递的一种方式。

在许多实际问题中，流体和固体之间都会发生对流换热现象。

对流换热是指热能通过流体传输到物体表面上，然后再通过固体的传热机制传递到物体内部。

对流换热的基本原理是通过流体的流动将热能传送到物体之间，并在传热过程中通过流体对物体表面的冷却来达到等温条件。

本文将会围绕对流换热知识点进行总结，着重讨论对流换热的基本原理、传热系数计算、传热器设计、流动形式以及一些应用等方面。

一、对流换热的基本原理对流换热的基本原理是通过流体的流动将热能传送到物体之间，并在传热过程中通过流体对物体表面的冷却来达到等温条件。

对流换热是通过流体对物体表面进行冲刷，从而带走物体表面的热量。

对流换热的基本原理可以用纽塔尔方程来描述，该方程为：Q = h*A*ΔT其中Q表示热交换量，h表示传热系数，A表示传热面积，ΔT表示传热温差。

传热系数h是对流换热的特性参数，它描述了在单位面积上对流换热所需要的热传导率。

当流体在物体表面上流动时，会形成一层相对静止的边界层，边界层中的流体速度较低，温度较高，因此会对物体表面带走较多的热量，进而提高传热系数h。

二、传热系数的计算传热系数是描述对流换热的特性参数，它有多种计算方法，其中常用的方法有理论计算和实验测定两种。

理论计算方法一般包括：经验公式法、边界层理论法、流体力学法和数值模拟法。

而实验测定则通过对流体在传热器上的温度和流速进行测定，进而得到传热系数。

对于复杂的情况，常常需要采用复杂的数学模型和计算方法来精确求解传热系数。

在一些工程问题中，传热系数的计算是非常重要的，它直接影响到传热器的设计和使用效果。

三、传热器的设计传热器是用来加热或冷却流体的设备，它包括热交换管、冷凝器、蒸发器、换热管、加热器和冷却器等。

传热器的设计是通过传热系数的计算和流体的流动特性来确定的。

在传热器的设计过程中，需要考虑传热器的结构形式、材料选用、传热系数、流体流动参数等因素。

对流换热以作为基本计算式
对流换热是指通过流体的流动来传递热量的过程。

在工程领域中，对流换热是一种非常常见的现象，例如空气冷却器、汽车散热器、锅炉等都是利用对流换热来实现热量的传递。

本文将从对流换热的基本计算式入手，探讨对流换热的相关知识。

对流换热的基本计算式为：
Q = hAΔT
其中，Q表示热量，h表示对流换热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。

这个公式是对流换热计算的基础，可以用来计算各种对流换热设备的传热量。

对流换热系数h是一个非常重要的参数，它反映了流体流动状态、传热面积、流体性质等因素对传热的影响。

对于不同的流体和不同的流动状态，对流换热系数也会有所不同。

例如，对于水在管内的流动，当流速较低时，对流换热系数较小，当流速较高时，对流换热系数较大。

传热面积A也是影响对流换热的重要因素之一。

传热面积越大，传热量也就越大。

例如，在散热器中，通过增加散热片的数量和面积，可以增加传热面积，从而提高散热效果。

温度差ΔT是指传热面两侧的温度差异。

温度差越大，传热量也就
越大。

例如，在汽车散热器中，通过增加冷却液的流速，可以增加冷却液与空气之间的温度差，从而提高散热效果。

除了基本计算式外，对流换热还有一些其他的计算方法。

例如，对于自然对流换热，可以使用格拉斯霍夫数来计算对流换热系数。

对于强制对流换热，可以使用雷诺数来计算对流换热系数。

对流换热是一种非常重要的传热方式，广泛应用于各种工程领域。

通过对对流换热的基本计算式和相关知识的了解，可以更好地理解对流换热的原理和应用。