兩個物體溫度不同所引起的熱量傳遞過程叫做傳熱.
1. 熱量傳遞的方式
熱量總是由高溫處向低溫處傳遞的。傳遞的方式有三種:導熱、對流和輻射。溫差越大,單位時間內熱量傳遞越快。
(1)導熱:導熱是通過物體的直接接觸,熱量從高溫物體向低溫物體傳遞的過程,物體本身各部分不發生相對移動。例如用鋼匙攪動熱水,手握的一端就會逐漸熱起來,這就是熱傳導的例子。熱傳導與物質材料的性能有關。不同物質有不同的導熱系數,同一物質處在不同溫度狀態下,導熱系數也不同。所謂導熱系數是指在1m2的面積上,當溫度差為1℃時,每小時通過厚度為1m的平壁的熱量,其單位為kW/m·℃,用符號“λ”表示。根據表1.2—1介紹,鍋爐鋼板的導熱系數是35.6~50.6kM/m·℃,一般水垢的導熱系數是1.28~3.14 kM/m·℃,水垢的導熱系數產均值比鋼板小90%左右。如果有了水垢,則受熱面傳熱大大減小。水垢太厚,會使金屬管壁燒壞或堵塞管內水流通道,影響鍋爐安全運行。如果鍋爐受熱面管子外壁沉積著煙灰,管子內壁又積聚著水垢,則不僅影響導熱的正常進行,造成燃料的浪費,而且還會使受熱面管子的壁溫增高,甚至過熱而燒壞。因此,鍋爐在運行中,必須經常吹灰、排污,水處理要良好,使受熱面內外表面保持清潔,以保證鍋爐運行安全可靠。
表1.2—1 不同物質的導熱系數
見表
(2)對流傳熱:對流傳熱是由于液體或氣體各部分發生對流而引起的的傳熱過程。在鍋爐的傳熱過程中,加熱鍋筒內的水、鍋爐的水循環流動,熱水上升,冷水下降,使熱量傳給了全部鍋爐的水;又如煙氣以某種流速沖刷鍋爐受熱面的管壁,在與管壁接觸過程中的熱傳遞,都屬對流傳熱過程。對流傳熱的傳熱過程與流體的性質、流速的大小、流體運動的特性、流道的形狀以及流體沖刷管子的方向等因素有關。煙氣流速越大,沖刷管壁越激烈,對流傳熱就越強。若流速過大,流動阻力增強,因阻力與流速平方成正比,引風機的耗電量將急劇增加,還會使受熱面的管壁產生比較嚴重的磨損。因此,在布置對流受熱面時,在正常負荷下使煙氣流速一般在6~10m/s。對火管鍋爐,在自然通風時,煙氣流速一般在10m/s;用機械通風時,煙氣流速一般在20m/s。對流傳熱與受熱面的結構、布置和煙氣沖刷管子的方向有很大關系。受熱面用小管徑的管比用大管徑的管對流傳熱的效果好;煙氣對管子作橫向沖刷,對流傳熱比較強烈;煙氣對管子作縱向沖刷時,對流傳熱則比較差。在磺向沖刷的條件下,管子錯開排列,對流傳熱比較強烈;管子順排,對流傳熱則比較差。
(3)輻射傳熱:輻射傳熱是一種依靠電磁波方式傳遞能量的過程。物體內部的一部分熱量變為輻射能向周圍輻射,當遇到另一物體時,一部分輻射能被吸收轉變為熱能,在鍋爐爐膛內的火焰與管壁間、太陽與地球之間,都在進行著輻射傳熱過程。任何物體單位時間從單位表面積上,輻射出去的輻射能,稱之為輻射放熱強度。它和物體的絕對溫度的4次方成正比。所以輻射受熱面應該布置在高溫煙氣區域,在爐膛內布置水冷壁,就是這個緣故。爐膛內布置的水冷壁不宜過多,否則會使爐膛溫度降低太多,失去了高溫輻射的優點,同時還會影響燃燒,增大不完全燃燒損失。因此,應使鍋爐輻射受熱面和對流受熱面保持一個適當的比例。工業鍋爐通常是輻射受熱面的吸熱量占鍋爐總吸熱量的40%~50%,并且必須保持煙氣在離開爐膛進入對流受熱面時的溫度為850~1150 ℃的范圍內。
1. 熱量傳遞的方式
熱量總是由高溫處向低溫處傳遞的。傳遞的方式有三種:導熱、對流和輻射。溫差越大,單位時間內熱量傳遞越快。
(1)導熱:導熱是通過物體的直接接觸,熱量從高溫物體向低溫物體傳遞的過程,物體本身各部分不發生相對移動。例如用鋼匙攪動熱水,手握的一端就會逐漸熱起來,這就是熱傳導的例子。熱傳導與物質材料的性能有關。不同物質有不同的導熱系數,同一物質處在不同溫度狀態下,導熱系數也不同。所謂導熱系數是指在1m2的面積上,當溫度差為1℃時,每小時通過厚度為1m的平壁的熱量,其單位為kW/m·℃,用符號“λ”表示。根據表1.2—1介紹,鍋爐鋼板的導熱系數是35.6~50.6kM/m·℃,一般水垢的導熱系數是1.28~3.14 kM/m·℃,水垢的導熱系數產均值比鋼板小90%左右。如果有了水垢,則受熱面傳熱大大減小。水垢太厚,會使金屬管壁燒壞或堵塞管內水流通道,影響鍋爐安全運行。如果鍋爐受熱面管子外壁沉積著煙灰,管子內壁又積聚著水垢,則不僅影響導熱的正常進行,造成燃料的浪費,而且還會使受熱面管子的壁溫增高,甚至過熱而燒壞。因此,鍋爐在運行中,必須經常吹灰、排污,水處理要良好,使受熱面內外表面保持清潔,以保證鍋爐運行安全可靠。
表1.2—1 不同物質的導熱系數
見表
(2)對流傳熱:對流傳熱是由于液體或氣體各部分發生對流而引起的的傳熱過程。在鍋爐的傳熱過程中,加熱鍋筒內的水、鍋爐的水循環流動,熱水上升,冷水下降,使熱量傳給了全部鍋爐的水;又如煙氣以某種流速沖刷鍋爐受熱面的管壁,在與管壁接觸過程中的熱傳遞,都屬對流傳熱過程。對流傳熱的傳熱過程與流體的性質、流速的大小、流體運動的特性、流道的形狀以及流體沖刷管子的方向等因素有關。煙氣流速越大,沖刷管壁越激烈,對流傳熱就越強。若流速過大,流動阻力增強,因阻力與流速平方成正比,引風機的耗電量將急劇增加,還會使受熱面的管壁產生比較嚴重的磨損。因此,在布置對流受熱面時,在正常負荷下使煙氣流速一般在6~10m/s。對火管鍋爐,在自然通風時,煙氣流速一般在10m/s;用機械通風時,煙氣流速一般在20m/s。對流傳熱與受熱面的結構、布置和煙氣沖刷管子的方向有很大關系。受熱面用小管徑的管比用大管徑的管對流傳熱的效果好;煙氣對管子作橫向沖刷,對流傳熱比較強烈;煙氣對管子作縱向沖刷時,對流傳熱則比較差。在磺向沖刷的條件下,管子錯開排列,對流傳熱比較強烈;管子順排,對流傳熱則比較差。
(3)輻射傳熱:輻射傳熱是一種依靠電磁波方式傳遞能量的過程。物體內部的一部分熱量變為輻射能向周圍輻射,當遇到另一物體時,一部分輻射能被吸收轉變為熱能,在鍋爐爐膛內的火焰與管壁間、太陽與地球之間,都在進行著輻射傳熱過程。任何物體單位時間從單位表面積上,輻射出去的輻射能,稱之為輻射放熱強度。它和物體的絕對溫度的4次方成正比。所以輻射受熱面應該布置在高溫煙氣區域,在爐膛內布置水冷壁,就是這個緣故。爐膛內布置的水冷壁不宜過多,否則會使爐膛溫度降低太多,失去了高溫輻射的優點,同時還會影響燃燒,增大不完全燃燒損失。因此,應使鍋爐輻射受熱面和對流受熱面保持一個適當的比例。工業鍋爐通常是輻射受熱面的吸熱量占鍋爐總吸熱量的40%~50%,并且必須保持煙氣在離開爐膛進入對流受熱面時的溫度為850~1150 ℃的范圍內。
