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1、21.火焰炉内热过程解析总结计划4.火焰炉内热过程解析4.1归纳火焰炉：炉料（被加热对象、物料） / 30火焰、炉气（燃烧产物）炉衬炉（内）墙炉料（被加热对象、物料）炉墙积热炉（外）墙散热火焰炉内热过程：气体流动燃料燃烧传热过程传质过程物理过程（主要）物理化学过程以传热为中心（目的）火焰炉内热过程解析：定性物理描述（物理实质是什么？）定量的数学描述不等温空间流动（互相影响）热流场空间温度场炉衬为主要界限条件（耦合）流体力学基础理论燃烧学炉子理论传热学传质学特别规律耦合作用4.2炉内气体运动及再循环气体射流运动炉膛内气体运动气体回流运动气体射流运动研究：传统研究方法（实验研究方法）炉膛内气体射流
2、紊流射流又紊流自由射流拥有相似性实验路径冷流体自由射流冷流体限制射流冷流体半限制射流冷热流体射流差异模型实验理论（相似理论）数学模拟方法（数值计算方法）：炉子实质状态解析简化数学模型模拟结果解析典型化物理模型计算射流的研究状况（自由作业，影响平常成绩）：查阅有关书目、资料，说明古人从那些角度研究射流？研究了那些射流形态？气体回流运动研究：内部再循环（自然再循环）结构作用气体再循环的方式外面再循环（结构再循环）设备作用钝体再循环再循环现象表示图：气体再循环的流动特色（图）气体再循环指标：再循环率，再循环倍率再循环气体流率（kgh）再循环率从喷嘴流出气体的质量流率（kgh）从喷嘴四周供入的气体质量
3、流率（kgh）rmrmoma再循环率再循环气体流率（kgh）从喷嘴流出气体的质量流率（kgh）从喷嘴四周供入的气体质量流率（kgh）再循环气体流率（kgh）rmrmomamr再循环倍率从喷嘴流出气体的质量流率（kgh）从喷嘴四周供入的气体质量流率（kgh）再循环气体流率（kgh）从喷嘴流出气体的质量流率（kgh）从喷嘴四周供入的气体质量流率（kgh）Rmomamrmoma缩短火焰，减少火焰中小碳粒的浓度，提升火焰温度炉气再循环对燃烧的影响延长火焰，增添火焰中小碳粒的浓度，降低火焰温度影响参数：火焰根部的温度T可燃混杂物中氧的浓度几何特色4.3火焰的基本特色析热特色（吸热规律）辐射特色火焰（火炬
4、）定义：火热的正在燃烧的气流流股。特色：温度比四周炉气高。有光明轮廓的外形。是炉气的一部分。工程计算办理方法：分别研究火焰和炉气的作用。将火焰和炉气作为拥有某种均匀温度的炉气。火焰的张角火焰的几何特色火焰的形状火焰的长度张角：由几个关系来说明：（冷等温自由射流）（实质火焰）（无旋射流）（旋流火焰）形状（由界限面确立）：流速和空气耗费系数枣核状和空心截头锥状可见火焰长度（肉眼观察）（定义之一：不完整燃烧程度qh1%2%处）长度：三种指标火焰的化学当量长度Lst（轴线上空气耗费系数n1时的地点）实质火焰长度Lf火焰的析热特色（析热规律）析热规律之一：qh(1x)pqh0Lf0qh_离烧嘴出口x处燃
5、料不完整燃烧百分数；qh0_在火焰开始端燃料不完整燃烧的热量占燃料化学热的百分数；Lf0火焰长度（即燃烧带长度，从喷嘴出口至qh0处的长度）；P指数，代表燃烧速度的特征，P值越大表示燃烧进行得愈快。析热规律之二：燃尽程度1exp(axb)1qhx沿火焰轴线的距离ma经验数据mbb当qh1%时，b1；当qh2%时，b2火焰的发射率（黑度）火焰的辐射特色火焰温度火焰的辐射热流密度火焰的发射率（黑度）提升火焰发射率的主要门路：火焰增碳（重油加入，碳氢化物含量热裂解小炭粒浓度）增添火焰中的小炭粒的浓度，火焰自动增碳焦炉煤气预热1100以上热裂解小炭粒浓度使火焰中局部空气不足热裂解小炭粒浓度火焰中增碳辉
6、焰火焰中无炭粒暗焰火焰温度重油机械雾化喷嘴火焰温度平坦旋流火焰温度火焰的辐射热流密度：关于热能与动力工程专业的服务面向：热能与动力工程基础翁史烈主编高等教育第一版社37.7元主要面向详尽设备有关知识锅炉与换热器原理,工艺叶轮式动力机械蒸汽轮机;燃气轮机,压原理,工艺气机,泵与风机来去式动力机械内燃机,压缩机原理,工艺制冷与空气调理原理,工艺热力发电技术发电厂主要辅助设备生产过程工业炉热工设备工业炉原理,工艺4.4炉内传热炉内辐射传热炉气温度及炉温的看法燃料的理论燃烧温度:t理Q低Q带入-Q分cgVn燃料的实质燃烧温度:t实t理=f(各种热量交换要素)注：A小于1炉气向四周环境散热炉膛热交换的复
7、杂性：火焰炉顶炉气炉墙物料炉顶热电耦炉火焰炉墙炉气墙物料谈论：生产中，炉温指测温热电偶所反响的温度；炉温是一个近似的看法，无确实定义（因测温地点改变而变化）；工程习惯：从炉顶或炉墙插入炉内；炉温是所测炉子空间的温度场的某种均匀值（时间的和空间的）炉气温度丈量方法：抽气热电偶法均匀辐射温压炉料获取的热量：辐射温压：均匀辐射温压：Q(T14T24)Fmc(T1T2)FmT4(T14T24)T1f1(x,y,z,)T2f2(x,y,z,)444(T14T24)dFdTT1T2FF两个例子：例：对稳固运转的连续加热炉4Tf(L)4(T14T24)dLTLL工业办理：端部供热连续式加热炉加热段的炉温均匀
8、值计算（完全燃烧，仅有热交换）4炉气逆流式：T(Tg41Tm42)(Tg42Tm41)炉料4炉气顺水式：T(Tg41Tm1)(Tg42Tm42)211炉料2联想：逆流顺水换热器对数均匀温差的计算公式例：对温度均匀的室状炉，受热物体表面温度均匀时，T4f()4(T14T24)dTT4Tg41Tg42Tm4炉围伸展度（Fl）的作用Fm炉衬在炉膛传热衷的作用炉衬发射率l的作用炉衬温度的作用炉衬知识：资料导热系数热容量发射率表面温度解析前提条件：稳固工作的炉子，tl不变，qgl不变，且qglqlm间歇操作的炉子，tl变化，qglqglqlm炉衬积热炉围伸展度（Fl）的作用解析：FmqmFmqgmFmq
9、1(1g)lmFlqmFmqlFlqglFlqm(1g)FmlmqlFllm1;1qmqgm(qglql)(1g)qm1(1g)2解析：qmg时，qm（）ql时，qm（）炉气厚度g，qgm；炉气可能充不满炉膛，基层为冷气层，qm结论一：炉膛高度要合适结论二：炉膛高度不变，提升（突出物联想肋片的作用）炉衬发射率l的作用qlqlnl1qls1(qlnqls)qmqgm(qglql)(1g)qm1(1g)2解析：ql0l对qm无影响qlconstl对qm无影响qlf()tlqsqnqm影响很小lll对lf(,t,) l节能炉衬温度的作用lgmqlqgllqm(1g)lqlsqlsqgllqm(1g)
10、lqlqls5.67108lTl4qgl5.67108gTgl4m1,q5.67108T4mmTl4Tgl4gTm4(1g)ql1085.67l解析：TlfTgl,Tm,g,lql)(,Tglconst，TlTml对Tl影响不大 l特别小时，Tl可特别低，无惰性炉炉气在炉膛中的传热解析曲线：均匀温度场；均匀辐射热交换曲线：对称温度场；均匀辐射热交换曲线c:高温区下移温度场；直接定向辐射传热定向辐射曲线d:高温区上移温度场；间接定向辐射传热均匀温度场辐射传热q4C(Tg)4T4T(m)mglm100100Cglm5.7gm1(1g)(lmmm)lm(1g)1(1g)(1m)mmg(1g)(1m)g导出条件：ql0绝热面应用：计算Cglm用于计算机控制qm实测；Tm实测；Tg采纳热电偶温度，反算Cglm定向辐射传热直接定向辐射传热
