N——管程数。
选用公称直径Φ127的炉管，管间距为250mm。 3.3.2.2 辐射段炉管长度和节圆直径
辐射管长度和炉膛高度满足下式关系
ARC???D?L
式中：
AR——辐射管加热表面积，m2； C——管心距与辐射管外径之比； L——辐射管长度，m；
D?——辐射室节圆直径，m；
根据要求，试确定高径比 L/D??2.0， 可以得到：
2696.6????D?L
?解得： D＇= 8.40 m， L＝ 16.80 m。
根据相关标准选用炉管的长度为15000 mm，
D??696.6???????696.6???????9.41m?3.3.2.3 炉膛高度
2?2?L2 ?2?15H=L+上下弯头高度+膨胀长度+上部间隙 上下弯头高度为:
3?d03?0.127?2??2?0.38?m 22炉管每米的膨胀长度为10mm，则膨胀长度为：0.01×15 = 0.15 m。 上部间隙为0.3m。
则炉膛高度为：
H=15+0.38+0.15+0.3=15.83 m
3.3.2.4 炉管数
n?AR696.6??116.4 ?dL3.14?0.127?15取炉管的根数为n=117根 3.3.2.5 炉膛直径
D?D??2d
实际节圆直径：
D??n?S??117?0.250??9.31m?
炉膛直径：
D?8.28?2?0.127?9.56?m
3.3.3 辐射段热平衡计算
3.3.3.1 当量平面面积
Acp?nLaS????????117?15?0.250?438.75??m式中：
Acp——当量平面，m2； n——辐射管根数；
La——辐射管有效长度，m； S——辐射管管心距，m。 3.3.3.2 气体的交换因数
a）、烟气中二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)的分压值p：
2
根据加热炉的过剩空气系数，由“烟气中CO2和H2O的分压”图查得: [2]
P = 0.24 atm；
b）、平均气体的辐射长度L：
所采用的是圆筒型加热炉，高径比为2，根据要求确定平均气体的辐射长度为一倍的炉体直径。
即：L = D = 9.41 m；
c）、烟气辐射率εg：
PL?0.24?9.41?2.26?atm?m；
试确定炉膛烟气平均温度Tg = 825 ℃ = 1098 K； 根据PL值和Tg查“烟气辐射率”图得：εg = 0.645。[12] d）、炉膛总内表面积ΣF：
?F??DL??4D2?????????9.41?15????????512.98??m2?4?9.412
式中:
ΣF——炉膛总内表面积，m2。 e）、炉膛有效辐射率εs:
?s??g[1?(??F?F?1)/(1?g?)]Fa?Acp1??gFa?Acp512.980.645512.98?1)/(1??)]
0.88?438.751?0.6450.88?438.75?????0.645?[1?(?????0.696式中：
Fa——有效吸收因数（对于管心距S = 2D，取Fa = 0.88）。 f）、气体交换因数F：
F?111
?1?f式中：
εs——炉膛有效辐射率； εf——炉膛表面辐射率；
??s对于炉管材料是碳钢、铬钼钢，取炉膛表面辐射率εf=0.9。
F?111??1 0.90.696?????0.653.3.3.3 辐射段热平衡
辐射段传热速率方程式：
QR?[4.93?10?8FaAcpF(Tg4?Tw4)?C1FaAcpF(Tg?Tw）]?1.163?10?3
辐射段热平衡方程式：
QR?70%?B（Qe?Qa?Qf?Qs）?(1?qR?qg)?10?3 3.6式中：
QR——辐射段热负荷，kW； Acp——当量平面，m2； F——气体交换因数； Fa——有效吸收因数；
qR——辐射段表面散热损失，%；
qg——离开辐射段炉膛烟气带走的热量损失，%； C1——系数。
a）、试确定Tg = 825℃ = 1095 K，辐射段采用的圆筒型，系数C1 = 40.60。
QR?[4.93?10?8?0.88?438.75?0.65?(8254?3234)?????????40.60?0.88?438.75?0.65?(825?323）]?1.163?10?3
?????????????KWb）、有效吸收因素：Fa = 0.88；
辐射段表面损失：qR = 3%； 烟气带走的损失：qg = 18%。
QR?70%?3584（42.34?103?202.4）?(1?18%?3%)?10?3 3.6???????23.42?103?kW热负荷平衡，确定的Tg = 825℃符合条件。
3.4 对流段计算
3.4.1 核算对流段热负荷
3.4.1.1 管内介质流动的雷诺数
计算公式：
Re?diGF μRe——雷诺数； di——炉管内径，m；
GF——管内介质质量流速，kg/m2·s；
μ——管内介质平均温度下的动力粘度，Pa·s； a）、炉管内径di:
壁厚按照标准试选用6 mm。
di?dc?0.06?????0.127?0.06 ?????0.121m?b）、管内介质的质量流速GF：
对流段和辐射段一样采用4管程。
GF?Wn4?di24??136001 3600???????191.78?1034??0.12124?????????1158.2??kg（/m2?s）式中：
qn——管内介质质量流速，kg/h； di——炉管内径，m。 c）、管内介质的平均温度
tm?
280?370?325℃=598?K 2