第七讲 对流室的传热计算(加热炉,2013)
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对流传热系数的计算公式
对流传热系数是热传导中的一种传热方式,常用于热交换器、冷却塔、加热器等传热设备的设计与计算中。
对于流体在壁面上的流动,其对流传热系数与流速、温度、粘度等变量密切相关。
在实际应用中,针对不同的流体与流动状态,可采用不同的计算公式。
下面列举几种常用的对流传热系数计算公式:
1. 自然对流传热系数公式:
h = 1.13 * (gβΔT)^1/4
其中,h为对流传热系数,g为重力加速度,β为热膨胀系数,ΔT为壁面温度与流体温度的差值。
2. 强制对流传热系数公式:
Nu = CRe^mPr^n
其中,Nu为努塞尔数,Re为雷诺数,Pr为普朗特数,C、m、n 为经验系数。
3. 线性对流传热系数公式:
h = kΔT
其中,k为比例常数,ΔT为温度差值。
需要注意的是,以上公式仅适用于理想条件下的流动状态,而实际应用中因存在多种不确定因素,其计算结果仅供参考,具体设计与计算仍需进行实际测试与验证。
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对流传热系数公式对流传热系数是研究传热问题中的一个重要参数,它描述了流体和固体之间传热的能力。
在工程和科学领域中,对流传热系数的计算和应用具有广泛的应用。
本文将介绍对流传热系数的定义、计算方法以及影响其数值的因素。
一、对流传热系数的定义对流传热系数是指单位面积上单位时间内通过对流传热而传递的热量与温度差之比。
它通常用符号h表示,单位为W/(m^2·K)。
对流传热系数的数值越大,表示流体与固体之间传热的能力越强。
二、对流传热系数的计算方法对流传热系数的计算方法主要有经验公式法和实验测定法。
1. 经验公式法经验公式法是根据大量实验数据得到的经验公式来估算对流传热系数。
常用的经验公式有Dittus-Boelter公式、Churchill-Bernstein 公式、Sieder-Tate公式等。
这些公式通常依赖于流体性质、流动速度、流动状态以及传热表面的几何形状等因素。
2. 实验测定法实验测定法是通过实验直接测定对流传热系数的数值。
常用的实验方法有热平衡法、电阻法、热电偶法等。
这些实验方法可以根据具体情况选择合适的方法来进行对流传热系数的测定。
三、影响对流传热系数的因素对流传热系数的数值受到多个因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 流体性质流体性质是影响对流传热系数的重要因素之一。
不同流体的传热特性不同,例如气体的传热性能通常较差,而液体的传热性能较好。
此外,流体的物理性质如密度、导热系数、粘度等也会影响对流传热系数的数值。
2. 流动速度流动速度是影响对流传热系数的另一个重要因素。
一般来说,流速越大,对流传热系数越大。
这是因为流体在高速流动时,会产生较大的摩擦和湍流,从而增强了传热的能力。
3. 流动状态流动状态是指流体的流动形式,可以分为层流和湍流两种。
在层流状态下,流体沿着固体表面形成规则的层流运动,传热较为有序。
而在湍流状态下,流体运动混乱,传热更为强烈。
一般来说,湍流状态下的对流传热系数要大于层流状态下的对流传热系数。
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
一、计算公式如下
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( m2.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( m2.k/w)(一般取 0.11)
Re—外表面换热阻( m2.k/w)(一般取 0.04)
R —围护结构热阻( m2.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/(m2.k) ]
Kp—外墙主体部位传热系数 [W/( m2.k)]
Kb1、Kb2、 Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数 [W/( m2.k)] Fp—外墙主体部位的面积
Fb1、 Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积
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4.加热炉的计算管式加热炉是一种火力加热设备,它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和烟气作为热源,加热在管道中高速流动的介质,使其达到工艺规定的温度,保证生产的进行。
在预加氢中需要对原料进行加热,以达到反应温度。
预加氢的量较小,因此采用圆筒炉。
主要的参数如下:原料:高辛烷值石脑油;20相对密度: d40.7351进料量: 62500 kg / h入炉温度:I =350o C;出炉温度: o =490o C;出炉压强: 15kg / cm2气化率:e=100%;过剩空气系::辐射: 1.35对流段: 1.40燃料油组成:C 87%, H 11.5%, O 0.5%,W 1%加热炉基本参数的确定4.1 加热炉的总热负荷查《石油炼制工程(上)》图Ⅰ -2-34 可知,在入炉温度t1=350℃,进炉压力约 15.0 ㎏/㎝ 2 条件下,油料已完全汽化,混合油气完全汽化温度是167℃。
原料在入炉温度 350o C ,查热焓图得Ii232kJ / kcal原料的出炉温度为490oC,查热焓图得Iv 377 kcal / kg 。
将上述的数值代入得到加热炉的总热负荷Q = m[eIV+(1-e)IL-Ii]=[1 377 232] 62500 4.18437917500kJ / h4.2 燃料燃烧的计算燃料完全燃烧所生成的水为气态时计算出的热值称为低热值,以Ql 表示。
在加热炉正常操作中,水都是以气相存在,所以多用低热值计算。
(1)燃料的低发热值Q1=[81C+246H+26(S-O)-6W] 4.184=[81 87 + 246 11.5+ 26 (0-0.5) -6 1] 4.18441241.7 kJ / (kg 燃料)(2)燃烧所需的理论空气量2.67C 8H S OL023.22.67 87 8 11.5 0 0.523.213.96kg空气 /kg 燃料(3)热效率设离开对流室的烟气温度Ts比原料的入炉温度高100oC,则T s350 100450o C由下面的式子可以得到100 q,L q,I, q Lq L 0.05和Ts 查相关表,得烟气出对流室时取炉墙散热损失Q1 并根据q L 23%带走的热量Q1 ,所以 1 (5 23)% 72%(4)燃料的用量Q 379175001277kg / h B0.72 41241.7Q1 ;(5)火嘴数量假定火嘴的额定喷油能力比实际燃料大30%,选择标准火嘴的流量200kg/h,则需要火嘴的数量为1.3B 1.3 1277n8.3200200进行取整取n9(6)烟道气流量W g B(1.5L0 ) 1277 (1.5 1.413.96)26873kg / h4.3 加热炉相关参数计算(1)圆筒炉辐射室的热负荷根据工艺要求和经验,参照表4-1,选取四反加热炉为圆筒炉。