第七章 辐射传热与管式加热炉
Vo??Voiyi?(7.14?4.2?2.38?9.59?9.52?28.01?16.66?11.09 ?14.28?2.12+23.8?9.65?22.42?9.40?30.94?4.39 ?28.56?7.25?35.7?0.36)/100?0.014/0.21 =13.24 nm3Air/nm3Fuel 组分 体积% 体积低发热值kJ/Nm3 理论空气用量Nm3/Nm3 组分 体积% 体积低发热值kJ/Nm3 H2S 4.2 23384 7.14 C2H4 CO2 H2 N2 O2 1.4 0 0 C4H8 7.25 CH4 C2H6 0.64 9.59 11.9 0 0 C3H8 11096 2.38 C3H6 0 0 C4H10 28.01 11.09 35711 63584 9.52 16.66 C5H10 0.36 2.12 9.65 9.40 4.39 59472 91034 86411 109281 113719 138378 理论空气用量Nm3/Nm3 14.28 23.8 22.42 30.94 28.56 35.7 17.如将天然气甲烷作为加热炉的燃料，试求当过剩空气系数?＝1.25时，甲烷完全燃烧后烟气的分析组成，％(体)。 解：根据燃烧反应： CH4?2O2 ? CO2?2H2O 由此可知1nm3CH4气完全燃烧时需要2nm3O2，即9.524nm3Air 实际空气用量：V??Vo?1.25?9.524?11.9nm3Air 如果认为烟气中只有O2、CO2、H2O、N2，则有
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组分 燃烧前 燃烧后 分析组成% 干基组成% CH4 1 0 O2 2.5 0.5 N2 9.4 9.4 CO2 0 1 H2O 0 2 ∑ 12.9 12.9 100 100 3.876 72.868 7.752 15.504 4.587 86.239 9.174 0 18.某厂实测催化原料加热炉的烟气分析组成为：O2─8.0％(体)，CO2─8.0％(体)，试计算其过剩空气系数。 解：??100?yCO2?yO2100?yCO2?4.76yO2?100?8?8?1.56 100?8?4.76?819.某加热炉加热原油52000kg/h，原油开始末气化，由453K加热至638K，并气化率为0.25(质量)，试求炉子的热负荷和燃料用量。 原油性质：d4＝0.9097，特性因数K=11.8，燃料：Ql＝41.88MJ/kg燃料。 热损失：20qL =0.03；烟气出对流室温度比原油入炉温度高140K，过剩空气系Ql数为1.30。 解：有图表集查得Ii?97kcal/kg?406.1kJ/kg IV?270kcal/kg?1130.5kJ/kg IL?226kcal/kg?946.3kJ/kg
Q?G(eIV?(1?e)IL?Ii)?52000?(0.25?1130.5?(1?0.25)?946.3?406.1)?3.03?107KJ/h烟气温度=140+453=593K ??1.3 查P364图7-8得 q2/Ql?14%
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??1?q2qL??1?0.14?0.03?0.83 QlQlQ3.03?107B???871.7kgFuel/h 6Ql?41.88?10?0.8320.某加热炉加热原油148000kg/h，原油由460K加热至633K，并气化26.1％(质)，对流室过热蒸汽管的热负荷为1.105MW，炉子的热效率为0.78，燃料的低发热值为41.9lMJ/kg燃料，试求炉子的热负荷和燃料用量。 原油性质： d4＝0.9082，特性因数K＝12。 解：有图表集查得Ii?435.57kJ/kg IV?1113.4kJ/kg 20IL?938.81kJ/kg Q?G[eIV?(1?e)IL?Ii]?QV ?148000?(0.261?1113.4?(1?0.261)?936.81?435.57)?1.105?106?3600?8.52?107KJ/hQ8.52?107??2.61?103kgFuel/h B?7Ql?41.91?10?0.7821.由20根Ф102×6mm，长10m的管子排成双排管，管心距Sl为管外径的二倍，管排一面受辐射，一面受反射。试求；(1)管排总的当量冷平面；(2)第一排管总的当量冷平面；(3)第二排管总的当量冷平面?(4)第一排管接受直接辐射的当量冷平面；(5)第二排管接收直接辐射的当量冷平面。 解：20根管呈双排错列，则管排的冷平面面积： Acp???n?1?S1?do?Lef???10?1??0.24?0.12??10?22.8m2
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角系数由P224图6-25可查得各种情况下的角系数： ⑴管排总的当量冷平面面积： 由Sdo?2查图6-25中A线，得角系数?1?0.979
Aef1??1Acp?0.976?22.8?22.253m2 ⑵第一排管的当量冷平面面积： 由Sdo?2查图6-25中c线，得角系数?2?0.69
Aef2??2Acp?0.69?22.8?15.732m2 ⑶第二排管的当量冷平面面积： 由Sdo?2查图6-25中E线，得角系数?3?0.29
Aef3??3Acp?0.29?22.8?6.612m2 ⑷第一排管接受直接辐射的当量冷平面面积： 由Sdo?2查图6-25中D线，得角系数?4?0.65
Aef4??4Acp?0.65?22.8?14.82m2 ⑸第二排管接受直接辐射的当量冷平面面积： 由Sdo?2查图6-25中F线，得角系数?5?0.21
Aef5??5Acp?0.21?22.8?4.788m2 22.其炼油厂常压加热炉辐射室内，除沿炉壁装有Ф152×l0，有效管长为11.15m的管子76根外(单排管，管心距为304mm)，沿径向还装有呈十字交叉的管子44根(见图)，其中8根为Ф219×12，其余为Ф152×10，管心距都是管外径的2倍。试计算辐射室总的有效辐射面积(不包括遮蔽管)。
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第七章 辐射传热与管式加热炉
解：对其中1/4部分计算其Aef：
Acp1??n?1?S1Lef??19?1??0.304?11.15?61.01m2
沿径向部分Acp2??4?1??0.438?11.15??18?1??0.304?11.15?72.27m2 对贴壁排列的管子：?1?0.88（B线） 沿径向排列的管子：?2?0.65（D线）
Aef??1Acp1??2Acp2?0.88?61.01?0.65?72.27?100.06(m2) Aef总?4Aef?4?100.66?402.66(m2)
23.已知一圆筒炉辐射室的尺寸如下：炉膛直径Ф5518mm，高12.68m，辐射管为Ф152× 8，管心距304mm，有效长度为12m，共计52根，两路并联，单排排列。对流室最下一排管仍为Ф152× 8，管心距304mm，计8根，管有效长2748mm。
如油品出对流室的温度为290℃，出辐射室的温度为370℃，气化率0.3(质)。油品的流量为102.5t/h，d4=0.8832，K＝12。燃料气密度为
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