第七讲 对流室的传热计算(加热炉,2013)

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。

- 1 -。

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
感谢您的阅读，祝您生活愉快。

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。

对流受热面的换热计算（锅炉原理）第一节 概述大型电站锅炉的对流受热面是指对流换热为主的对流过热器和再热器、省煤器、空气预热器、直流锅炉的过渡区等，也包括辐射份额较大的屏式受热面。

因此，本章所讲述的受热面是指除了炉膛以外的所有受热面。

尽管这些受热面的结构布置、工质和烟气的参数都有着很大的不同，辐射传热所占的份额不同，但为了简化计算，均采用对流传热计算的规律，将辐射传热部分折算到对流传热，各个不同受热面的计算方法有所不同。

锅炉对流受热面的换热计算方法与传热学所介绍的相关内容大同小异，只是在必要之处附加了与工程实际有关的修正系数。

有些修正系数的选取对计算结果的影响是至关重要的，譬如，与受热面烟气侧污染程度有关的经验系数。

不同国家或锅炉制造厂家的计算方法的主要区别也在修正系数的选取上。

本章仅讲述我国电站锅炉行业通常采用的计算方法的基本原理、计算过程和主要规定，计算细节可以参考相应的计算标准或规范。

设计计算与校核计算在计算方法上基本上是相同的，计算时所依据的传热原理、计算式和图表都是相同的，仅在于计算任务和所求的数据不同。

在对部件进行设计计算时，考虑计算上的方便，也往往采用校核计算的方法。

第二节 对流受热面换热计算的基本方程对流受热面的换热计算，不论是设计计算还是校核计算，都是利用对流传热方程和烟气侧与工质侧的热平衡方程，分别从对流传热和热平衡的角度来表达对流受热面的对流换热量。

1.受热面的对流传热方程d j, kJ/kg K tH Q B ∆=（10-1）式中d Q ——以对流方式由烟气传递给受热面内工质的热量，以1kg 燃料（固体、液体）或31m 燃料（气体）为基准；K ——传热系数,W/(m 2·℃)；t ∆——传热温压，℃；H ——参与对流换热的受热面面积，m 2；j B ——锅炉计算燃料量，kg/s 。

2.烟气侧热平衡方程对各段受热面，烟气侧热平衡方程是基本相同的，为()0d y y lk ,kJ/kg Q h h h ϕα'''=-+∆ （10-2）式中 ϕ——保热系数，考虑散热损失的影响；yh '、y "h ——烟气在该受热面入口及出口截面上的平均焓值，kJ/kg ； 0lk h ——对应于过量空气系数1α=时，漏入该段受热面烟气侧的冷空气焓值,kJ/kg ；α∆——该段受热面的漏风系数。

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。

对流传热系数公式对流传热系数公式是研究热传导过程中一个重要的参数，它描述了在对流传热中热量传递的速率。

对流传热系数公式通常用于计算流体与固体之间的热传导。

对流传热系数公式可以表示为:h = k · Nu / L其中，h表示对流传热系数，k表示热导率，Nu表示努塞尔数，L 表示长度。

热传导是指热量由高温区域传递到低温区域的过程。

在自然对流中，热量通过流体的对流传递。

对流传热系数公式描述了这种传热过程中热量传递的速率。

热导率k是物质传导热量的能力。

它表示单位时间内通过单位面积、单位厚度的物质传导的热量。

不同的物质具有不同的热导率，通常以W/(m·K)为单位。

努塞尔数Nu是一个无量纲参数，描述了流体对流传热的性质。

它与流体的速度、温度差、流体性质等因素有关。

努塞尔数越大，表示对流传热的能力越强。

长度L表示热传导的距离或厚度，一般以米为单位。

通过对流传热系数公式的运用，我们可以计算出对流传热系数h。

这对于热传导过程的研究和工程应用具有重要意义。

在工程领域，对流传热系数公式被广泛应用于热交换器、冷却设备、加热设备等的设计和优化中。

通过计算对流传热系数，可以评估热交换设备的传热性能，并对其进行改进。

在科学研究中，对流传热系数公式也被用于研究流体力学、传热学等领域。

通过对流传热系数的计算和分析，可以深入理解对流传热的机理和规律，为相关领域的研究提供理论支持。

然而，需要注意的是，对流传热系数公式只是一个近似的模型，实际情况可能会受到多种因素的影响。

例如，流体的物理性质、流动状态、壁面条件等都会对实际的传热过程产生影响。

因此，在应用对流传热系数公式时，需要结合实际情况进行修正和调整。

对流传热系数公式是研究热传导过程中的重要工具。

它描述了在对流传热中热量传递的速率，被广泛应用于工程设计和科学研究中。

然而，在应用过程中需要考虑实际情况的影响，以确保计算结果的准确性和可靠性。

通过对流传热系数公式的研究和应用，我们可以更好地理解和掌握热传导过程，为相关领域的发展和进步做出贡献。