鍋爐設(shè)計中的熱力計算案例綜述鍋爐各部分結(jié)構(gòu)的熱力計算是為了保證鍋爐各部分受熱面能夠協(xié)調(diào)燃燒產(chǎn)物和公質(zhì)參數(shù)。通過參考文獻(xiàn)可以得知在部分受熱面中由輻射和對流傳熱起主導(dǎo)作用。在計算過程中，要根據(jù)受熱面不同的特點來進(jìn)行各自的計算。1鍋爐規(guī)范、輔助計算及熱平衡計算1.1鍋爐參數(shù)蒸汽壓力：P=1.25MPa蒸汽溫度：ts.s=194℃給水溫度：tf.w=80℃冷空氣溫度：tl.a=30℃鍋爐排污率：ρb.w=5%蒸汽濕度：ω=3%1.2輔助計算1.2.1空氣平衡煙道中各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)見表3-1。表3-1煙道中各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)1.2.2燃燒產(chǎn)物的容積及焓值計算（1）理論空氣量、煙氣理論容積計算見表3-2。表3-2理論空氣量、煙氣理論容積計算（2）各受熱面煙道中煙氣特性計算見表3-3。表3-3各受熱面煙道中煙氣特性計算續(xù)表3-3（3）不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表3-4。表3-4煙氣焓溫表續(xù)表3-4鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算見表3-5。表3-5鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1燃料低位發(fā)熱量Qnet,arkJ/kg給定196902冷空氣溫度tl.a℃給定303理論冷空氣焓I0l.akJ/kg194.64排煙溫度θex℃給定1805排煙焓IexkJ/kg根據(jù)θex及а=1.9查焓溫表2417.576固體不完全燃燒損失q4%查參考文獻(xiàn)[16]表B4107氣體不完全燃燒損失q3%查參考文獻(xiàn)[16]表B40.58排煙損失q2%9.499散熱損失q5%查參考文獻(xiàn)[16]表4-11.5續(xù)表3-52爐膛設(shè)計圖3-1爐膛結(jié)構(gòu)圖2.1爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計計算爐膛與爐排參數(shù)見表3-6。表3-6爐膛與爐排參數(shù)續(xù)表3-6爐膛結(jié)構(gòu)標(biāo)高計算見表3-7。表3-7爐膛結(jié)構(gòu)標(biāo)高計算爐膛周界面積計算見表3-8。表3-8爐膛周界面積計算續(xù)表3-8（4）輻射受熱面積計算見表3-9。表3-9輻射受熱面積計算續(xù)表3-9續(xù)表3-92.2爐膛傳熱計算爐膛傳熱計算見表3-10。表3-10爐膛傳熱計算續(xù)表3-10續(xù)表3-103過熱器計算3.1過熱器結(jié)構(gòu)計算過熱器結(jié)構(gòu)計算見表3-11。表3-11過熱器結(jié)構(gòu)計算續(xù)表3-113.2過熱器熱力計算過熱器熱力計算見表3-12。表3-12過熱器熱力計算續(xù)表3-12續(xù)表3-12序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值序號31橫向沖刷順利管束修正系數(shù)Ca—查參考文獻(xiàn)[16]查圖C131對流放熱系數(shù)αt88.37煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)α1101.4732熱有效系數(shù)Ψ—取用0.6833橫向沖刷傳熱系數(shù)Kt53.8934縱向沖刷順利管束煙氣流速ωm/s8.56條件對流放熱系數(shù)α0查參考文獻(xiàn)[16]查圖C1522.31修正系數(shù)Cl—查參考文獻(xiàn)[16]查圖C152.02修正系數(shù)Ct—查參考文獻(xiàn)[16]查圖C150.83對流放熱系數(shù)αt37.4煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)α150.50435縱向沖刷傳熱系數(shù)Kl26.336平均傳熱系數(shù)Kav—40.8237最大溫壓Δtmax℃523.5738最小溫壓Δtmin℃502.239平均溫壓Δtav”℃512.8940無因次計算參數(shù)P—0.29R—0.6841溫差修正系數(shù)Ψt—查參考文獻(xiàn)[16]查圖C220.998續(xù)表3-124鍋爐管束計算4.1鍋爐管束結(jié)構(gòu)計算AD管段長度計算見表3-13。表3-13AD管段長度計算（2）對流管束結(jié)構(gòu)特性計算見表3-14。表3-14對流管束結(jié)構(gòu)特性計算續(xù)表3-14管子長度見表3-15表3-15管子的長度4.2鍋爐管束熱力計算鍋爐管束熱力計算見表3-16。表3-16鍋爐管束熱力計算續(xù)表3-165省煤器計算5.1省煤器結(jié)構(gòu)計算省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計見表3-17。表3-17省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計續(xù)表3-175.2省煤器熱力計算省煤器熱力計算見表3-18。表3-18省煤器熱力計算符號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1進(jìn)口煙溫θ′℃等于對流管束出口煙溫663.02進(jìn)口煙焓I′kJ/kg查對流管束熱力計算表67823出口煙溫θ"℃先假設(shè)，后校核3574出口煙焓I"kJ/kgаec″=1.8，查焓溫表3483.6775煙氣放熱量Qh.bkJ/kg824.3526進(jìn)口水溫t′℃給水熱力除氧807進(jìn)口水焓i′kJ/kg查參考文獻(xiàn)[16]表B14按p=1.8MPa,t′=80℃335.438出口水焓i"kJ/kg464.539出口水溫t"℃查參考文獻(xiàn)[16]表B14按p=1.8MPa107.5312工質(zhì)流速ωm/s1.32213平均煙溫θav℃51014煙氣流速ωgm/s15.2715條件傳熱系數(shù)K0查參考文獻(xiàn)[16]圖C1928.516修正系數(shù)C0查參考文獻(xiàn)[16]圖C190.98317傳熱系數(shù)K28.0118最大溫差△tmax℃555.4719最小溫差△tmin℃27720平均溫壓△t℃113.0421傳熱量Qh.tkJ/kg813.5322計算誤差△Q%1.31校核：誤差為1.31%<2%，設(shè)計合格，無需重算。6空氣預(yù)熱器計算6.1空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)計算空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)計算見表3-19。表3-19空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)計算序號項目符號計算或數(shù)據(jù)來源數(shù)值單位1管外徑d按結(jié)構(gòu)設(shè)計0.05m2管內(nèi)徑dn按結(jié)構(gòu)設(shè)計0.047m3管長l按結(jié)構(gòu)設(shè)計2.7m4橫向節(jié)距S1按結(jié)構(gòu)設(shè)計0.065m5縱向節(jié)距S2按結(jié)構(gòu)設(shè)計0.056m6橫向排數(shù)Z1按結(jié)構(gòu)設(shè)計14排7縱向排數(shù)Z2按結(jié)構(gòu)設(shè)計46排8管根數(shù)n644根9受熱面面積H264.801m210煙氣流通截面積fg1.116m211空氣流通截面積fa1.282m212橫向相對節(jié)距σ11.3—13縱向相對節(jié)距σ21.2—6.2空氣預(yù)熱器熱力計算空氣預(yù)熱器熱力計算見表3-20。表3-20空氣預(yù)熱器熱力計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1進(jìn)口煙溫θ′a.h℃等于省煤器出口煙溫3572進(jìn)口煙焓I′a.hkJ/kg查省煤器熱力計算表3683.573出口煙溫θ"a.h℃先假設(shè)，后校核2674出口煙焓I"a.hkJ/kgα=1.9，查焓溫表2623.52續(xù)表3-205空氣預(yù)熱器平均空氣量與理論空氣量之比β—1.326熱空氣出口焓I"a.hkJ/kg1352.647熱空氣出口溫度t"a.h℃查焓溫表97.2358煙氣放熱量Qh.bkJ/kg1242.329平均煙溫℃31210煙氣流速ωgm/s17.25311水蒸氣容積份額rH20—查煙氣特性表0.06512三原子氣體容積份額rtri—查煙氣特性表0.17213煙氣縱向沖刷放熱系數(shù)α0W/(m2·℃)查參考文獻(xiàn)[16]圖C156514修正系數(shù)Cl—查參考文獻(xiàn)[16]圖C151Ct—查參考文獻(xiàn)[16]圖C151.0215煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)α1W/(m2·℃)62.316平均空氣溫度tav℃64.2517空氣流速ωam/s6.30218空氣橫向沖刷錯列管束放熱系數(shù)αoW/(m2·℃)查參考文獻(xiàn)[16]圖C1458.019修正系數(shù)Cz—查參考文獻(xiàn)[16]圖C141Cs—查參考文獻(xiàn)[16]圖C141.02Ct—查參考文獻(xiàn)[16]圖C141.320空氣側(cè)對流放熱系數(shù)α2W/(m2·℃)75.6221熱有效系數(shù)Ψ—查參考文獻(xiàn)[16]表8-10.7722傳熱系數(shù)KW/(m2·℃)26.3223最大溫差Δtmax℃155.324最小溫差Δtmin℃179.6525平均溫壓Δt′av℃167.475續(xù)表3-2026計算參數(shù)P—）0.382R—0.74327系數(shù)ψt—查線算圖C220.96328平均溫壓Δtav℃1556.54229傳熱量Qh.tkJ/kg1237.2330計算誤差ΔQ%0.409校核：假定的排煙溫度為180℃，與實際值相差4℃；假定的熱空氣溫度為80℃，與實際值相差15.9℃，校核誤差0.409%<2%，設(shè)計合格，無需重算7熱力計算匯總熱力計算匯總見表3-21。表3-21熱力計算匯總序號名稱符號單位爐膛過熱器對流管束省煤器空氣預(yù)熱器1進(jìn)口煙溫θ′℃—1199.1710006633572出口煙溫θ"℃125010006633572673工質(zhì)進(jìn)口溫度t′℃107.53220.8220.880304工質(zhì)出口溫度t"℃22