5．辐射受热面的有效角系数x、热有效系数和污染系数的定义如何？三者之间的关系怎样？ 有效角系数的定义：热有效系数：污染系数：
6．计算火焰中碳黑粒子的辐射减弱系数的公式为
，说明炉膛出口过量空气系数、炉膛出
口烟温及燃料中碳氢比的影响。 从该式中可看出：高，越小，当多，小？
锅炉负荷变化。当锅炉负荷增加时，火焰平均温度的增加大于辐射换热量的增加，炉膛出口烟焓必然增加，炉膛出口烟温升高。运行中锅炉负荷的变化会引起燃料消耗量的变化，炉内火焰的温度场的形态和数值也将随之而变。炉内温度场的变化必然导致炉内辐射换热量的改变。但是炉内辐射换热量的变化幅度并不等于燃料量的变化幅度。根据试验，锅炉负荷从半负荷状态变化到额定负荷时，负荷增加100％，炉内火焰平均增加约200℃，炉内辐射换热量增加70％左右。辐射换热量的变化小于锅炉负荷的变化。锅炉负荷增加炉膛出口烟温升高 8.炉内传热计算中炉膛出口烟气温度的假定值与计算值允许值相差不超过100度，这时不必重算，为什么？相差超过100度时，主要对计算中什么数值的决定会有影响？
（在误差允许的范围内。相差超过100度对V、CP值取值需要重新取值。）
假定一个温度，选取V、Cp值，跟计算温度相比较，如果相差不超过100度，即认为计算合理，V、Cp值取值不用重新取值。
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三者关系：ψ=xζ
越高，炭黑粒子的浓度就越高，时，
。
越高，炉膛中
越大。越
分解得的越
越大。
7.锅炉负荷的变化怎样影响炉内换热量的大小及炉膛出口烟温的大
9.请说明确定炉膛出口烟温的原则，并请给出各种锅炉炉膛出口烟温的推荐值。
原则：（1）保证锅炉辐射受热面和对流受热面工作的可靠。（2）技术经济性的要求。小型锅炉燃用固体燃料时：出口烟温不宜低于950度，对于燃用固体燃料的大中型室燃炉，比较经济合理的炉膛出口烟温约为1200度，燃用气体燃料时，炉膛出口烟温可提高到1400度。
10.设计一台锅炉时，炉膛出口烟温应如何确定？一台锅炉运行时，影响炉膛出口烟温的因素有哪些？是怎样影响的？为什么？ 设计一台锅炉时：应根据安全和经济性原则确定炉膛出口烟温。 影响炉膛出口烟温的因素：（a）燃烧器型式及布置位置。燃烧器型式不同和布置在炉膛中的位置不同将会明显地改变炉内火焰中心的位置。摆动式直流燃烧器一、二次风喷嘴上下摆动±20°时，火焰中心的高度将变化1.5～2.5m。当火焰中心提高时，
会提高。一般的
摆动式直流燃烧器上下摆动幅度约±20、30°，这时炉膛出口烟温可增加或降低110～140℃。（b）受热面的多少。显然炉膛辐射受热面增加，将使炉膛出口烟温降低。（c）炉膛形状系数。炉膛形状系数为炉壁面积
与炉膛有效容积
之比。随着形状系数的增加，炉膛
出口烟温不断降低。（d）受热面结渣和积灰程度的变化。受热面的结渣污染使炉膛出口烟温升高。
11.说明对流受热面的传热过程？哪些受热面是锅炉的对流受热面？其传热有何特点？
就一圆管来说，其传热过程可分为如下三个串联环节：
从热流体（烟气）到壁面高温侧的热量传递。由于积灰，管外壁上有灰层，实际上是热流体向灰层外表面放热。（2）从壁面高温侧向低温侧的热量传递。（3）从壁面低温侧向冷流体的热量传递。由于有结垢，实际上是垢层由表面对冷流体的放热。对流过热器，锅炉管束等。特点：（1）对流传热方式为主；（2）由于烟气中含有三原子气体及飞灰，因此受热面还接受烟气的辐射放热，为一复合传热过程。
（3）布置在炉膛出口处的对流受热面还接受来自炉膛的辐射热量
。
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第三章习题
1.请说明怎样选取排烟温度、炉膛出口过量空气系数和热空气温度？ 排烟温度的选择：是锅炉设计中值得仔细分析的一个问题，它的选取应从技术经济性和安全性两个方面考虑。显然，排烟温度低，排烟热损失少，锅炉效率高，节约燃料，但会使尾部受热面的传热温差大幅降低，增加了受热面积。可见，这是一个技术经济问题，应兼顾受热面用钢(钢材价格)、燃料量(燃料价格)和投资回收期，以及相应的各种辅机(磨煤机、送风机、引风机)的电耗，得出综合经济效益最好的方案，这样选定的排烟温度称为最经济排烟温度。
热空气：除了在煤粉制备中起干燥预热作用外，主要是用来帮助煤粉在炉内迅速着火。理论上讲，
越高越好，但高到一定数值后，对
太高，易烧坏炉排。
强化燃烧没有太大的帮助，反而要耗费过多的空气预热器受热面，并增加尾部受热面布置的困难。对于层燃炉，若
故通常只要燃料能稳定燃烧，制粉系统干燥的需要能得到满足，热空气温度不必太高。一般只是挥发分少的无烟煤，水分高的褐煤以及用液态排渣方式时需选用高的热风温度。
炉膛出口过量空气系数：不同燃料的炉膛出口过量空气系数稍有不同,一般燃油或气的炉膛出口过量空气系数要小一些,燃煤要大一些,燃煤锅炉炉膛出口过量空气系数一般为1.2，也就是说炉膛出口氧量3.5%左右。大小要看氧量增加的排烟损失和飞灰含碳量的减少之间那个对提高锅炉效率更有利。由于油和气一般更易燃尽，所以炉膛出口过量空气系数可以小一些。
2.试述蒸汽压力、燃料性质、锅炉容量对锅炉热力系统的影响。 蒸汽压力：（1）低压小容量锅炉，蒸发吸热是最主要的部分，一般仅布置水冷壁受热面还不能满足是蒸发吸热的需要，因此，还需要在炉膛外布置对流蒸发受热面，该受热面在水管锅炉中常称为锅炉管束或对流管束，在火管锅炉中就是对流烟管。对流管束是低压小容量锅炉的显著特征。低压小容量锅炉有较少的过热器或没有过热器，一般可装设省煤器，有时也采用空气预热器。较小的低压小容量锅炉甚至只有蒸发受热面。（2）中等压力锅炉:由于蒸发吸热量的减少，水冷
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壁受热面基本能满足蒸发吸热的需要，若略有不够，可将省煤器设计成沸腾式，因而不需锅炉管束。一般来说，省煤器和空气预热器已是必不可少的受热面，有时甚至要双级交错布置，取决于所需的热空气温度。过热器一般为对流式，置于烟温较高区，如在凝渣管后。（3）高压、超高压及亚临界压力锅炉:由于蒸发吸热的比例进一步下降，仅布置水冷壁受热面就能满足蒸发吸热的需要，甚至富裕。而过热吸热比例升高，故一部分过热器进入炉膛构成辐射或半辐射式过热器。此时过热器系统庞大而复杂。（4）超临界:工质已成单相，不存在蒸发吸热量，因而也不存在蒸发受热面，整台锅炉的受热面只分两种，即加热受热面及过热器。此时加热吸热量约占总吸热量的30％，其余吸热量均为过热吸热量。另一方面，因工质为单相，不分汽水，也就没有汽水之间那样明显的密度差，因此炉膛水冷壁不能采用自然水循环，目前都用直流锅炉或复合循环锅炉。此外，尽管不存在蒸发受热面，但工质仍存在着最大比热容区，此区受热面易发生传热恶化现象而导致爆管，因而应将此区的管屏布置在传热热负荷较低的区域，如炉膛四角或中辐射区。
燃料性质：燃用不同种类燃料的锅炉，其热力系统不同。燃用同种类燃料，若其化学成分、燃烧特性不同，对热力系统的影响也不同。锅炉不能进行通用性设计，困难就在于此。燃料水分增多，理论燃烧温度下降，而炉膛出口温度则基本上由保证对流受热面不结渣的条件来决定，因而炉膛吸热量减少，对流吸热量相应增多，对流受热面也就增加。不过，此时由于炉温降低，炉内辐射传热减弱，辐射受热面未必能相应减少。相反，为了保证燃尽，应有更高的炉膛，以增长火焰长度。挥发分低，着火不易，燃尽也难，炉膛高度也应增大。水分高和挥发分低的燃料都要求较高的热空气温度，以保证顺利着火，从而使空气预热器增大，并要求与省煤器双级交错布置，这在大型锅炉中常使倒U形布置的尾部竖井中难以布置下受热面。
灰分多的燃料易使对流受热面受到剧烈的磨损，因而必须降低烟气流速而使受热面积增多，有时还需采用防磨、减磨的受热面结构型式。灰分的变形温度和软化温度低会导致受热面结渣，应根据使对流受热面不结渣的条件来选择炉膛出口温度，这就影响到炉膛辐射受热
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面吸热量和对流受热面吸热量的比例，故也就影响到整台锅炉受热面的尺寸和结构。另外，为了中间除灰，有时还采用多烟道的锅炉布置型式。
燃料含硫量高会造成低温区受热面的低温腐蚀和堵灰以及在高温区受热面
的高温腐蚀。为此，对低温区需要选取较高的排烟温度，并采取防腐及防堵的结构措施。在高温区则应采取措施以保证管子壁温不超过600℃。
燃料发热量低可能是由于燃料可燃成分中较低发热量的成分增多或较高发热量的成分减少所致，也可能是因惰性物质水分和灰分高引起。由于可燃成分所产生的烟气量和其发热量基本上成比例，当燃料可燃成分的发热量降低时，虽然每kg燃料的烟气量减少，但所需的燃料量相应增加，因此总的烟气量基本上不变。这样它们对受热面布置的影响不大。至于惰性物质水分和灰分高导致发热量降低的直接影响则是使所需的燃料量相应增加，从而在每kg燃料的惰性物质高的基础上又使总的惰性物质量进一步增多。
总之，燃料的影响较为复杂，有时并非单向，趋势难于判断。 锅炉容量：锅炉炉膛体积与其线尺寸的三次方成正比，而炉膛的壁面积则与其线尺寸的平方成正比。因此，随着锅炉容量的增大，炉膛体积的增大要比炉膛壁面积增大快。这样，大容量锅炉的炉膛壁面积比小容量锅炉的炉膛壁面积相对减少。另一方面，从燃烧燃料产生热量的功率来看，则锅炉的容量大致与炉膛体积成比例；而从炉膛水冷壁吸热以保持炉膛出口烟温度不致过高的能力来看，锅炉的容量则应与炉膛的壁面积成比例。由此可见，大容量锅炉炉膛的燃烧能力超过其传热能力，而中、小容量锅炉则相反。为此，在大容量锅炉中，仅布置水冷壁将难以使炉膛出口烟温降低到能够防止在对流受热面区域结渣的程度，必须再布置双面露光水冷壁和双面受热的屏式过热器才能缓和这一矛盾。即使如此，为了满足传热，大容量锅炉的炉膛体积仍然有一定的富裕。相反，在小型锅炉中，炉膛尺寸主要取决于燃烧设备的布置，炉膛壁面积相对较大，为此就应当增大水冷壁管的布置节距，甚至在某些墙面上不布置水冷壁，此时需考虑炉墙的保护问题，往往需要采用重型炉墙。即使如此，小型锅炉的炉膛出口温度一般仍有些偏
低。
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