考慮輻射減弱的爐膛輻射換熱網(wǎng)絡(luò)分析

丁湧　錢(qián)兆喜

摘要：在輻射換熱網(wǎng)絡(luò)法基礎(chǔ)上，考慮介質(zhì)的吸收和散射作用，引入一個(gè)輻射空間熱阻，繪制了考慮輻射強(qiáng)度減弱體系的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖，便于零維輻射換熱問(wèn)題的研究。計(jì)算結(jié)果表明，由于輻射空間熱阻增大，使得火焰與水冷壁表面單元之間總傳熱熱阻增大，在爐膛的零維計(jì)算模型中，火焰中心至水冷壁面的輻射強(qiáng)度衰減不宜忽略。

關(guān)鍵詞：輻射換熱；熱阻；輻射減弱

中圖分類號(hào)：TK124 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）30-0040-02

在各種爐膛傳熱計(jì)算模型中，300MW和600MW容量等級(jí)的鍋爐1973年蘇聯(lián)熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的爐膛出口煙溫與實(shí)際值明顯偏低，說(shuō)明該方法過(guò)高地估計(jì)了爐內(nèi)傳熱量。煤粉爐的燃燒空間內(nèi)，除了高溫?zé)煔庵械娜託怏w參與輻射換熱外，彌散在空間的懸浮粒子，如炭黑、炭粒和飛灰等通過(guò)對(duì)輻射能的吸收、發(fā)射和散射參與換熱過(guò)程。參考文獻(xiàn)[6]至參考文獻(xiàn)[8]考慮了從火焰中心至水冷壁表面介質(zhì)的吸收和固體顆粒的散射特性對(duì)輻射強(qiáng)度減弱的影響，提出了修正后的爐內(nèi)輻射傳熱方程。本文在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用輻射換熱網(wǎng)絡(luò)法，分析了輻射空間熱阻的變化，繪制了輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖。針對(duì)HG-220/100型鍋爐進(jìn)行了計(jì)算，并分析了介質(zhì)的吸收和散射作用對(duì)輻射換熱的影響。

1 考慮輻射強(qiáng)度減弱的爐膛傳熱計(jì)算方法

爐內(nèi)輻射傳熱計(jì)算方法采用兩個(gè)平行平板之間的輻射傳熱公式，把與水冷壁相切的假想平面看作是具有火焰平均溫度的火焰輻射表面。這種處理方法，假想火焰平面與受熱面（水冷壁平面）之間距離很小，符合光學(xué)密度很小的條件。

2 考慮輻射強(qiáng)度減弱的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)分析

物體之間的輻射熱交換問(wèn)題和電網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題相似，物體的黑體輻射力是有源節(jié)點(diǎn)，表面的有效輻射是無(wú)源節(jié)點(diǎn)。參照電學(xué)中的克希荷夫定律，列各無(wú)源節(jié)點(diǎn)的熱流平衡方程，即可求解輻射換熱問(wèn)題。輻射換熱網(wǎng)絡(luò)分析法簡(jiǎn)單直觀，小型網(wǎng)絡(luò)的解可以寫(xiě)成參數(shù)形式，適用于零維模型的研究。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）在輻射換熱網(wǎng)絡(luò)法基礎(chǔ)上，引入一個(gè)輻射空間熱阻，繪制了考慮輻射強(qiáng)度減弱體系的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖，便于零維輻射換熱問(wèn)題的研究。由于輻射空間熱阻增大，使得火焰與水冷壁表面單元之間總輻射熱阻增大，削弱了火焰與水冷壁表面之間的輻射熱交換。

（2）計(jì)算結(jié)果表明，考慮介質(zhì)的吸收和散射作用，應(yīng)用輻射強(qiáng)度沿射線方向減弱的爐膛黑度替代標(biāo)準(zhǔn)中不考慮輻射強(qiáng)度減弱的爐膛黑度時(shí)，爐膛出口煙溫升高，在爐膛的零維計(jì)算模型中，介質(zhì)的吸收和固體微粒的散射作用不宜忽略。

參考文獻(xiàn)

[1] 李偉，王雅勤.關(guān)于電站鍋爐幾種計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].現(xiàn)代電力，2001，18（1）：8-121.

[2] 鄧廣發(fā).爐膛出口煙溫計(jì)算方法的對(duì)比研究[J].熱力發(fā)電，2004，（4）：17-19.

[3] 周克毅，趙震，曹漢鼎.爐膛出口溫度計(jì)算方法的分析與比較[J].動(dòng)力工程，1999，19（5）：363-366.

[4] 霍志紅，張志學(xué)，唐必光，等.電站鍋爐爐膛出口煙溫算法改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)[J].能源工程，2003，（1）：11-14.

[5] 李永興.電站鍋爐爐膛出口煙溫計(jì)算方法的研究與改進(jìn)[J].動(dòng)力工程，1992，（6）：34-39.

[6] 趙伶伶，周強(qiáng)泰.大容量超臨界和超超臨界壓力鍋爐爐膛傳熱公式[J].熱能動(dòng)力工程，2009，24（3）：355-361.

[7] 周強(qiáng)泰，趙伶伶.考慮輻射強(qiáng)度沿截面方向減弱的爐內(nèi)傳熱公式[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，38（6）：1004-1010.

[8] 周強(qiáng)泰.鍋爐原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[9] Siegel R，Howell J R.Thermal radiation heat transfer[M].2nd edition，Washington，Hemisphere and Mc Graw-Hill，1981.

[10] 余其錚.輻射換熱原理[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[11] Modest M F.Radiant Heat Transfer[M].New York：McGraw-Hill，1993.

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）