考慮輻射減弱的爐膛輻射換熱網絡分析

丁湧　錢兆喜

摘要：在輻射換熱網絡法基礎上，考慮介質的吸收和散射作用，引入一個輻射空間熱阻，繪制了考慮輻射強度減弱體系的輻射換熱網絡圖，便于零維輻射換熱問題的研究。計算結果表明，由于輻射空間熱阻增大，使得火焰與水冷壁表面單元之間總傳熱熱阻增大，在爐膛的零維計算模型中，火焰中心至水冷壁面的輻射強度衰減不宜忽略。

關鍵詞：輻射換熱；熱阻；輻射減弱

中圖分類號：TK124 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0040-02

在各種爐膛傳熱計算模型中，300MW和600MW容量等級的鍋爐1973年蘇聯熱力計算標準計算出的爐膛出口煙溫與實際值明顯偏低，說明該方法過高地估計了爐內傳熱量。煤粉爐的燃燒空間內，除了高溫煙氣中的三原子氣體參與輻射換熱外，彌散在空間的懸浮粒子，如炭黑、炭粒和飛灰等通過對輻射能的吸收、發射和散射參與換熱過程。參考文獻[6]至參考文獻[8]考慮了從火焰中心至水冷壁表面介質的吸收和固體顆粒的散射特性對輻射強度減弱的影響，提出了修正后的爐內輻射傳熱方程。本文在此基礎上，應用輻射換熱網絡法，分析了輻射空間熱阻的變化，繪制了輻射換熱網絡圖。針對HG-220/100型鍋爐進行了計算，并分析了介質的吸收和散射作用對輻射換熱的影響。

1 考慮輻射強度減弱的爐膛傳熱計算方法

爐內輻射傳熱計算方法采用兩個平行平板之間的輻射傳熱公式，把與水冷壁相切的假想平面看作是具有火焰平均溫度的火焰輻射表面。這種處理方法，假想火焰平面與受熱面（水冷壁平面）之間距離很小，符合光學密度很小的條件。

2 考慮輻射強度減弱的輻射換熱網絡分析

物體之間的輻射熱交換問題和電網絡問題相似，物體的黑體輻射力是有源節點，表面的有效輻射是無源節點。參照電學中的克希荷夫定律，列各無源節點的熱流平衡方程，即可求解輻射換熱問題。輻射換熱網絡分析法簡單直觀，小型網絡的解可以寫成參數形式，適用于零維模型的研究。

4 結語

（1）在輻射換熱網絡法基礎上，引入一個輻射空間熱阻，繪制了考慮輻射強度減弱體系的輻射換熱網絡圖，便于零維輻射換熱問題的研究。由于輻射空間熱阻增大，使得火焰與水冷壁表面單元之間總輻射熱阻增大，削弱了火焰與水冷壁表面之間的輻射熱交換。

（2）計算結果表明，考慮介質的吸收和散射作用，應用輻射強度沿射線方向減弱的爐膛黑度替代標準中不考慮輻射強度減弱的爐膛黑度時，爐膛出口煙溫升高，在爐膛的零維計算模型中，介質的吸收和固體微粒的散射作用不宜忽略。

參考文獻

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