中国特种设备检测研究院锅炉设计基础dou_wenyu@csei.org.cn中国特种设备检测研究院锅炉设计基础中国特种设备检测研究院锅炉设计基础锅炉设计的几个主要方面锅炉结构设计锅炉燃烧系统设计锅炉燃烧计算锅炉热力计算管壁温度计算锅炉强度计算锅炉水动力计算(含流动阻力计算)锅炉空气动力计算中国特种设备检测研究院锅炉设计基础设计要求确定锅炉型式;决定各部件的构造及尺寸;在保证安全可靠的基础上力求技术先进、节约金属、制造安装简便、高效率、低燃料消耗中国特种设备检测研究院锅炉设计基础锅炉设计时已知条件燃料特性煤粉制备系统、燃烧设备的型式根据发电机组的运行参数确定的锅炉设计参数,如锅炉额定蒸发量、给水压力与给水温度、过热蒸汽额定压力与温度、再热蒸汽流量???再热蒸汽额定压力与温度中国特种设备检测研究院锅炉设计基础锅炉设计计算锅炉设计计算是在锅炉额定负荷下进行的,也就是锅炉各部件的结构尺寸是按额定负荷设计的。锅炉设计工作的特点之一是按指定的燃料设计的,锅炉对燃料的适应性差,燃料的通用范围小。如果燃用非设计燃料将使燃烧特性与锅炉的热力特性发生变化,甚至发生故障。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础锅炉校核计算锅炉校核计算是根据已有的锅炉结构数据,对改变负荷、燃料、运行工况或改变某些部件结构的情况下确定各受热面交界处的水温、汽温、空气温度烟气温度、锅炉效率、燃料耗量、及空气烟气流量、流速。校核的目的是为了估计锅炉在非设计工况下运行的经济指标,寻求改进锅炉结构的必要措施,以及为选择辅助设备和进行管壁温度计算、锅???水动力计算、锅炉空气动力计算、锅炉强度计算和其他可靠性计算提供数据及资料。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础由于锅炉设计牵涉传热学、流体力学、工程热力学、燃烧学、材料力学、金属材料等多个基础学科,所以我们首先回顾一下一些学科的基本概念和基础知识。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础中国特种设备检测研究院锅炉设计基础一.热传导(简称导热,HeatConduction)1.定义:温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础2.特点①直接接触②物体各部分之间不发生宏观位移③依靠微观粒子(分子、原子、电子等)的无规则热运动④物体的固有本质(只要存在温差,在固体、液体、气体中均会发生导??现象)中国特种设备检测研究院锅炉设计基础3.热量传递方程(FourierLawofConduction)t2t10xtδt1t221ttΦAdtΦAdxΦA12ttλ:物性,Thermalconductivity,表征材料导热性能优劣的物性参数,单位:W/(m·K),数值通过实验测定,一般,金属>液体>空气中国特种设备检测研究院锅炉设计基础二.对流(convection,thermalconvection)1.定义:流体各部分之间发生相对位移时,冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础①仅能发生在流体中②流体宏观运动+流体导热(流体中各部分温度不同,必然拌有分子不规则热运动而传递的热量)④对流换热机理与通过紧靠换热面上薄膜层的热传导有关2.特点③对流换热:流体流过温度不同的固体壁面时的热量传递过程(工程上感兴趣)Φwtft中国特种设备检测研究院锅炉设计基础3.分类对流换热按照不同的原因可分为多种类型流动起因,分为:强迫对流换热和自然对流换热。是否相变,分为:相变对流换热和无相变对流换热。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础2()WmwfwfqΦAhtttt2()WmfwfwqΦAhtttt①A:与流体接触的壁面面积②约定对流换热量永远取正值4.基本计算式-(Newton'sLawofCooling)③h:表面传热系数,是表征对流换热过程强弱的物理量。过程量,与很多因素有关(流体种类,表面形状,流体速度大小等)中国特种设备检测研究院锅炉设计基础三.辐射(radiation,thermalradiation)万物生长靠太阳中国特种设备检测研究院锅炉设计基础1.定义辐射:物体通过电磁波来传递热量的方式热辐射:物体由于热的原因向外发出的辐射辐射换热:物体之间以辐射的形式交换热量。中国特种设备检测研究院锅炉设计基础2.特点①不需要冷热物体的直接接触。即:不需要介质的存在,在真空中就可以传递能量,而且最有效。②在辐射换热过程中伴随着能量的转移和能量形式的转换,物体热力学能电磁波能物体热力学能。③动态平衡中国特种设备检测研究院锅炉设计基础黑体是一种理想物体,它的辐射能力只与温度有关4WAT3.计算式①黑体:能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的物体。②黑体向外辐射热流量计算式(S