考虑辐射减弱的炉膛辐射换热网络分析

丁湧　钱兆喜

摘要：在辐射换热网络法基础上，考虑介质的吸收和散射作用，引入一个辐射空间热阻，绘制了考虑辐射强度减弱体系的辐射换热网络图，便于零维辐射换热问题的研究。计算结果表明，由于辐射空间热阻增大，使得火焰与水冷壁表面单元之间总传热热阻增大，在炉膛的零维计算模型中，火焰中心至水冷壁面的辐射强度衰减不宜忽略。

关键词：辐射换热；热阻；辐射减弱

中图分类号：TK124 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0040-02

在各种炉膛传热计算模型中，300MW和600MW容量等级的锅炉1973年苏联热力计算标准计算出的炉膛出口烟温与实际值明显偏低，说明该方法过高地估计了炉内传热量。煤粉炉的燃烧空间内，除了高温烟气中的三原子气体参与辐射换热外，弥散在空间的悬浮粒子，如炭黑、炭粒和飞灰等通过对辐射能的吸收、发射和散射参与换热过程。参考文献[6]至参考文献[8]考虑了从火焰中心至水冷壁表面介质的吸收和固体颗粒的散射特性对辐射强度减弱的影响，提出了修正后的炉内辐射传热方程。本文在此基础上，应用辐射换热网络法，分析了辐射空间热阻的变化，绘制了辐射换热网络图。针对HG-220/100型锅炉进行了计算，并分析了介质的吸收和散射作用对辐射换热的影响。

1 考虑辐射强度减弱的炉膛传热计算方法

炉内辐射传热计算方法采用两个平行平板之间的辐射传热公式，把与水冷壁相切的假想平面看作是具有火焰平均温度的火焰辐射表面。这种处理方法，假想火焰平面与受热面（水冷壁平面）之间距离很小，符合光学密度很小的条件。

2 考虑辐射强度减弱的辐射换热网络分析

物体之间的辐射热交换问题和电网络问题相似，物体的黑体辐射力是有源节点，表面的有效辐射是无源节点。参照电学中的克希荷夫定律，列各无源节点的热流平衡方程，即可求解辐射换热问题。辐射换热网络分析法简单直观，小型网络的解可以写成参数形式，适用于零维模型的研究。

4 结语

（1）在辐射换热网络法基础上，引入一个辐射空间热阻，绘制了考虑辐射强度减弱体系的辐射换热网络图，便于零维辐射换热问题的研究。由于辐射空间热阻增大，使得火焰与水冷壁表面单元之间总辐射热阻增大，削弱了火焰与水冷壁表面之间的辐射热交换。

（2）计算结果表明，考虑介质的吸收和散射作用，应用辐射强度沿射线方向减弱的炉膛黑度替代标准中不考虑辐射强度减弱的炉膛黑度时，炉膛出口烟温升高，在炉膛的零维计算模型中，介质的吸收和固体微粒的散射作用不宜忽略。

参考文献

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（责任编辑：周加转）