阻，第四项是管内壁污垢热阻和管内流体换热的热阻。计算传热系数K，首先要计算?1、?2、以及Rw、Rn、?b。现分别叙述如下。
1．金属管壁导热系数?b。
对于碳钢的管材，当温度为20℃时，?b ＝46W/（m·℃），随着温度升高而略有降低，当温度在100℃～200℃之间，?b ＝40W/（m·℃）。
对于含铬钢管，当温度在400℃时，导热系数?b ＝38W/（m·℃），过热器常采用铬钢来制造。
2．管外壁和管内壁的污垢系数
管外壁的污垢包括氧化膜及积灰，其污垢系数Rw随燃料气的性质而定，燃用天然气时，Rw可取0.00035m2·℃／W，燃用油时，Rw 可取0.0008m2·℃／W
管内壁的污垢包括氧化膜及水垢，采用水处理的软化水作为锅炉给水时，污垢系数Rn
可取0.0001～0.0002m2·℃／W。当软化水质量不合格，水垢层厚度会变厚，使污垢系数随运行时间增加而增加。所以要保证锅炉给水的质量。
3．烟气换热系数?1
肋片管采用正三角形错列布置时，换热系数?1可用布里格斯的实验公式。
0.296 ??Sf?Y?0.718Pr0.333?W/m2?oC ?1?0.1378Re?Dw?0.5Df?Dw???
（22） 式中：Sf ，Y，Df ，Dw结构尺寸见图6；
Re－雷诺数， wDw?Re?
?
Pr－普朗特数， ?cpPr? ?
w－烟气在最小通流截面处的流速，m/s
?－烟气密度，kg/m3
?－烟气粘度（粘性系数），Pa?s cp－烟气定压比热，J/kg?℃ ?－烟气导热系数，W/m?℃
当肋片管的结构尺寸确定后，其余物理量都与烟气温度有关，其中烟气流速还与烟气流量有关。
通常烟气的换热系数?1 的数值范围是几十，所以其热阻大，是决定传热系数的主要因素，余热锅炉运行时的负荷变化也取决于烟气换热系数，例如，当烟气流量增加，烟气流速就增大，雷诺数Re增大，换热系数?1就加大，传热系数K也变大，传热量增加，使余热锅炉的产汽量增加。反之，烟气流量减少，换热系数也减小，传热量就少，产汽量也少。
例题2：已知某处烟气流速17m/s，温度375℃，当烟气（质量）流量不变，温度升高到450℃时，分析换热系数?1的变化。
解：按布里格斯的实验公式，计算结果如下： ????温度℃ 375 450 ? 0.0489 0.0538 Pr 0.702 0.706 ? / ? －57.4×106 69.14×10－6 w 17 19 Re 296167Dw 274391Dw 得：?450 / ?375 ＝ 1.043
11
注：质量流量不变，通流面积不变，烟气的体积与绝对温度成正比，流速也就与绝对温度成正比，从而得到450℃时的速度。
?，?，或?＝? / ? 等一般可从工程手册上查到。雷诺数和普朗特数可根据定义式计算，其中定压比热一般也可查到。在℃变化不大的情况下，定压比热可以认为是常数。另外，密度?可以根据状态方程求得。在本例情况下，压力不变，密度与绝对温度成反比。
由本例得，换热系数增加了4.3％。通常情况下，温度变化1℃，换热系数变化0.057％。 4．管内流体换热系数
（1）单相流体换热系数?2的计算，如在省煤器内和过热器内的情况，可用公式：
0.80.33???0.023RePrW/m2?oC2 D （23）
n
式中，?－管内流体的导热系数，w/(m?℃)； Dn－管内径，m。
（2）两相流体的换热系数计算，如在蒸发器内的情况，比较复杂，为汽水两相流动，又是沸腾过程。推荐使用下述公式计算蒸发器内有沸腾的两相流换热系数：
?2＝S?F＋?dl （24）
式中，?F－沸腾换热系数；
?dl－强迫对流换热系数；
S－修正系数，与汽水两相参数F有关，与雷诺数Re’有关，可从图11查得。F的计算公式为公式27。
可见换热系数由两部分加权迭加而得，一部分考虑沸腾换热，一部分考虑强迫对流换热。 a．沸腾换热系数?F ：
?F?C?q0.7 （24） 式中，C－与压力有关的系数，查图12；
q－管内壁热负荷，W/m2， q＝Q/An ；
??图11 修正系数S 图12 系数C与压力的关系
b．两相强迫对流时的换热系数?dl ： *?dl?F??2 式中：?2*－假定管内全是饱和水时的对流换热系数，用（23）式计算； F－存在蒸汽的修正系数，
－
F ＝ 3.5(X t t)0.5
12
（25）
（26）
Xt t是考虑水中有汽水共存时的两相参数：
0.50.10.9
?1?x?????????? X tt? ? ? ? ? ? ? （27） ????
?x??????????
式中，?’’/?’－饱和汽与饱和水的密度比；
?’/?’’－饱和水与饱和汽的粘性系数比； x－平均质量含汽率，
D
x?0.5 G （28） D－出口处蒸汽流量； G－入口处水的流量。
三、在运行条件下受热面传热量的变化
一台余热锅炉的产汽量与吸收的热量有关，也就是与传热量有关。在运行条件下，各种因素都会影响到余热锅炉的产汽量，现分析如下。 （一）烟气流量变化
已知A余热锅炉的进口烟气量为135.5kg/s，现烟气量降为97.2kg/s；假走进口烟气温度不变，此时蒸发器产汽量将如何变化？
图13 产汽量与烟气参数的关系
烟气量下降为原值的71.7％，烟气的换热系数下降为原值的78.8％，假定其它各项热阻不变，总热阻增加1.23倍，传热系数下降为原值的81.6％。由于传热系数下降的幅度小于烟气量的下降幅度，表明蒸发器出口处的烟气温度也要下降，最终平衡在一个新的位置上，经试算后，传热量为原值的73％时是合适的。此时烟气量下降为71.7％，产汽量下降为73％，离开蒸发器的烟气温度比原设计值下降5℃，考虑到进入省煤器的烟气温度降低，省煤器的平均温差下降得多，可以认为生产饱和蒸汽的A余热锅炉的产汽量与烟气量成比例，图13示出了产汽量与烟气量的线性关系。 （二）烟气温度变化
13
烟气温度的变化影响平均温差，同时也影响传热系数。例题二的数据说明温度对传热系数的影响不大，主要是影响平均温差。现在仍然用A炉中的蒸发器为例说明影响传热量的大小（即产汽量的大小）。
在烟气流量不变的条件下，假定进口烟气温度下降到400℃，先假定离开蒸发器的烟气温度不变时，得到烟气有效放热量降为原值的56％，平均温差降为原值的69％，传热系数降为原值的96.7％，传热量降为原值的66.7％，显然，此热量与烟气放热量不同，表明传热能力大，使离开蒸发器的烟气温度必然会下降。经试算后，得到离开蒸发器的烟气温度为207℃，此时烟气有效放热量为28840kW，传热量为28822kW，两者相符。热量为原值的58％，即产汽量为51400kg/h。选用多种烟气流量数值和烟气温度数值，可以算出各个平衡点，平衡点组成的曲线示于图13中。当烟气量不变时，温度与产汽量也是直线关系。
图13是根据A余热锅炉制定的，可供运行人员参考，（该图由厂方提供）。
应该说明，对于具有过热器的余热锅炉，因蒸汽出口温度与产汽量有关，计算比较复杂，但基本原理是相同的，此处就不叙述。
四、烟气流阻
烟气从燃气轮机出口，经烟道、各受热面直到烟囱出口，是靠自身具有的排气压力，也就是说燃气轮机出口的排气压力要能够克服全部流动阻力。根据流体力学的基本公式，流动阻力可以写成
?w2 ?p ?A （30） Pa2
式中：w一烟气平均流速，m/s；
?一烟气密度kg/m3 ；
273p???0
273?Tp0
T一烟气平均温度，℃；
p一烟气平均压力，可取p＝PO； P。一标准气压；
?0一标准情况下烟气的密度，kg/Nm3； A一系数，根据具体条件而定。
当流经三角形错列布置的肋片管时，用公式（31）来计算A值：
?0.9270.515
????S1S1?0.316??? A? 37.86 Re ?? （31） ?S' ?? ?N ?D??2??w?
式中：N一沿烟气流动方向的纵向管排数；
S1一管子横向间距，m； S2’一管子斜向间距，m。 在正三角形布置时，S1＝S2’ 。
在运行条件下，烟气流量和烟气温度的变化都会影响流阻的大小，从公式30和31可以推导其间的关系：
?p ? (273＋t)0.684
?p ? V1.684
GE公司提供的余热锅炉采用立式布置，烟气向上流动时，会产生自生引力，自生引力
14
可用下式计算：
?pzs＝gh(?l－?r)
式中，h－余热锅炉出口高度； ?l－外界冷风密度；
?r－平均温度下的烟气密度。
自生引力与烟气温度有关，烟气温度越高，则自生引力也越大。 烟气的流动阻力由烟气压力降及自生引力来平衡。
制造厂提供了烟气压力降与烟气流量、烟气温度的曲线图，示于图15中，该图适用于A余热锅炉。
图14 肋片管错列布置
图15 烟气压力损失
§3 蒸发器的工作特性及其系统
蒸发器系统包括：两组蒸发器、循环泵及汽包三种主要设备。在此系统内是水吸收热量变成蒸汽，即沸腾过程。由于水平管组内的沸腾过程会影响设备的安全性，所以本节主要叙述沸腾过程的特点，以及各主要设备的安全性。l表示三种主要设备的连接。从省煤器出来的水进入汽包的水空间，与汽包内的水均匀混合后，从汽包底部的一根下降管到循环泵入口，水在循环泵内升压后，进入蒸发器。蒸发器有两组，是并联的，部分水在蒸发器内汽化成汽，汽水混合物离开蒸发器进入汽包，在汽包内使汽水分离，蒸汽从汽包顶部管子引出，去用户或去过热器。水留在空间，再进入下降管依次循环。 一、蒸发器的热力特性
水的沸腾过程是一个复杂的换热过程，烟气加热肋片及管壁，管壁温度升高，使紧邻内壁的水温升高，当温度高于饱和温度一定值时，壁面上会有汽泡产生，长大，然后脱离壁面与水流一同流动，汽与水的流动型式是多种多样的，不同的流型具有不同的热力特性。 （一）受热时水平管内汽水两相流的流型
图16是一根水平管受热时的典型图，此图适用于余热锅炉，因其热负荷不大。现分析图
15