各種燃燒物燃料的燃燒值
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圖表 i - t表示氣體：
a）天然，焦炭以及焦炭和高爐的混合物，
> 12 MJ / m 3 ;
b）蒸汽發(fā)生器，焦炭和爆炸的混合物
在= 812兆焦耳/米 3，燃料油，煤，焦炭;
一個(gè)）的水，發(fā)電機(jī)，焦炭和高爐的混合物
在<8 MJ /米 3，褐煤，油頁(yè)巖，泥炭和木：
V 大號(hào)，％： 1 - 0（無空氣燃燒）;
2至20; 3至40; 4至60;5到80; 6 - 清潔空氣，
其中V L是供給燃燒的空氣
量。量熱溫度（產(chǎn)熱）是燃料的物理特性。
。
高溫系數(shù)h pir取決于燃料燃燒的條件，并通過實(shí)驗(yàn)確定。室式爐（氣體和液體燃料）的高溫系數(shù)的近似值為0.73-0.83; 隧道窯0.78-0.83。使用無焰無焰燃燒方法同行 ?0.9。
量熱和理論燃燒溫度可由燃燒產(chǎn)物總焓圖（i - t）確定）（圖4.1）。
燃料熱利用率
個(gè)別燃料的比較評(píng)估給出熱力學(xué)燃料熱利用的H因子（CIT）
。
圖。4.2。利用熱量：
a）焦?fàn)t煤氣，Q n = 1660 kJ / m 3 ; b）水煤氣，
Q n = 10467 kJ / m 3 ; c）高爐和焦?fàn)t氣體的混合物，
Q n = 8374kJ / m 3 ; g）燃料油，油，Q n = 43815 kJ / m 3 ;
d）甲烷。V z，％：
1 - 0; 2至20; 3至40; 4至60; 5到80; 6 - 清潔空氣，
其中V z是供應(yīng)給
CIT 燃燒的空氣體積，顯示用于覆蓋工作空間熱量損失的熱量部分和加熱爐內(nèi)材料的有用功。取決于廢氣溫度的某些類型燃料的h t值如圖2所示。1.4.2。
天然氣燃燒的計(jì)算
天然氣，％的組合物：93.0 CH 4 ; 1.2 C 2 H 6 ; 0.7 C 3H 8 ; 0.4 C 4 H 10 ; 0.2 C 5 H 12 ; 0.2 CO 2 ; 3.3 N 2 ; 1.0 N 2 O.
1.氣體的熱值：
2。理論上所需的干燥空氣量：
當(dāng)大氣中的水分含量d = 0.01 kg / kg時(shí)：
3。實(shí)際空氣量，流量系數(shù)a = 1.2：
4。在的量和燃燒產(chǎn)物的組合物中的= 1,2：
燃燒產(chǎn)物的百分比組成：
;
5.理論燃燒溫度。
當(dāng)空氣加熱到800 ℃時(shí)，燃燒產(chǎn)物的總熱含量C和a = 1.2：
從圖（i - t）我們發(fā)現(xiàn)
800 C處的熱含量：= 1109 kJ / m 3，然后
使用T t和T k at = 1.2 的等式計(jì)算a =的理論燃燒溫度= 1.2：? 理論 = 2190 0 C.熱量計(jì)燃燒溫度：噸一個(gè) = 2313 0 C.
6.實(shí)際溫度時(shí)爐內(nèi)氣體= 0.8 H：
C.
的燃料油燃燒計(jì)算
燃料油的可燃重量具有以下組成，％： C g 87.4; N g 11.2; 哦g 0.5; N g 0.4; S g 0.5。灰分A p = 0.2％，水分含量W p = 3.0％。我們?nèi) = 1,2。空氣進(jìn)入而不加熱。
1.工作燃料的組成：
其余組分在分析的準(zhǔn)確性內(nèi)保持不變。我們得到工作燃料的成分，％：C p 84.6; H p 10.8; 上p 0.5; N p 0.4; S p 0.5; A p 0.2; W p 3.0。
2.燃油的熱值：
3。理論上必要的燃燒干燥空氣量：
空氣與水分含量的量d = 0.01公斤/公斤：
4的空氣的實(shí)際量當(dāng)a = 1,2：
5的量和完全燃燒產(chǎn)物的組合物當(dāng)a = 1,2：
燃燒產(chǎn)物的組合物：
;
;
6.理論燃燒溫度。的燃燒產(chǎn)物的總焓而不加熱的空氣和燃料：
對(duì)于圖（我 - 噸），其中a = 1,2找到理論燃燒溫度：噸理論值 = 1818 的 C.
7.燃燒H的實(shí)際溫度- [R = 0,8找到圖（i - t）在
T d“1500 的 C.
^
在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量被傳遞到被加熱材料和爐的內(nèi)襯。為了確保爐子的高效熱運(yùn)行，提高燃燒產(chǎn)物的熱量利用率，在計(jì)算爐子設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到各類傳熱的特性。
對(duì)流。對(duì)流熱從移動(dòng)的氣體傳遞到爐壁和產(chǎn)品的表面。區(qū)分對(duì)流期間的自由和強(qiáng)制傳熱。
的公式來計(jì)算所述加熱或冷卻體（自由對(duì)流），位于在不受限制的基礎(chǔ)上，被（參見第4節(jié)）：
1）在10 -3 <PRCR <5·10 2：
;c = 1.18; n是1/8;
2）在5×10 2 <PRGR <2×10 7：
; c = 0.54; n是1/4;
3）PRGR> 2×10 7：
;
c = 0.135; n是1/3;
4）PrGr <10 -3時(shí) Nu = 0.45 。表中給出了空氣
系數(shù)A的值。4.5。
如果傳熱表面朝上，那么αk增加30％，如果向下減少30％。
物理特性涉及平均溫度t cf = 0.5（t article + t in）。采用線性尺寸l：對(duì)于水平管道 - 垂直定位的管道或板材的直徑 - 傳熱部分的高度，對(duì)于水平板 - 其較小的一側(cè)。
在封閉的不流動(dòng)的限定體積的熱傳遞的方法，可以從近似公式計(jì)算：
，
其中l(wèi) -該介質(zhì)的熱傳導(dǎo)系數(shù);
e - 系數(shù)考慮對(duì)流的影響，在（GrPr）cf> 10 3 ;
;
對(duì)于一定的溫度，采取：
對(duì)于強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)，在層流運(yùn)動(dòng)期間具有恒定壁溫的通道中的傳熱系數(shù)可以通過以下公式確定：
- 對(duì)于圓管（通道）：
at
（
;
在
Nu = 3.66;
- 對(duì)于平坦間隙：
在
Nu = 對(duì)于直的光滑管道和任何橫截面形狀的通道，湍流模式下的傳熱系數(shù)可由公式確定（第4節(jié)）：對(duì)于空氣和燃燒產(chǎn)物Pr = 0.72 =常數(shù)，Nu = 1.85;
對(duì)于
Nu = 7.60。0,018Re 0.8。上式中是有效的
> 50.對(duì)于短管道和通道，傳熱系數(shù)a k的值必須乘以校正系數(shù)（表4.6）。
通道直徑對(duì)通過對(duì)流傳熱的影響由下式確定：
W /（m 2 °С）
在高溫爐中，對(duì)流傳熱系數(shù)可近似由下式確定：
對(duì)于各種形狀的散裝材料層中的傳熱：
Nu = 0.106 Re，20 <Re <200;
Nu = 0.61 Re 0.67，Re> 200;
; 
其中^ 是給定回填元素的表面積，m 2 ;
Z是流過該層的氣體流量（質(zhì)量），以該層的總橫截面積為單位，kg /（m 2 ·s）;
h是粘度系數(shù)，N·s / m 2。
氣體加熱過程中的對(duì)流傳熱系數(shù)不等于冷卻過程中的對(duì)流傳熱系數(shù)（表4.7）。
在工業(yè)廠房，在加熱下和通過對(duì)流熱傳遞系數(shù)的冷卻空氣中，以改變從1至60 W /（米2 ·℃）。當(dāng)空氣速度（或煙道氣）W = 8米/秒（d = 0.1米）和噸CP = 100 至 ℃的以 “23 W /（米2 ·℃），在W =300μm的速度/ s a 至 ?872 W /（m 2 ·°С）。
輻射
爐內(nèi)的主要熱能由波長(zhǎng)為0.4-50微米的電磁波承載。該范圍包括0.4至0.8微米的可見光線（光）和波長(zhǎng)為0.8至50微米的部分紅外光譜。
由于該技術(shù)中使用的大多數(shù)材料實(shí)際上對(duì)熱輻射是不透明的（除了玻璃，一些液體和氣體），因此假設(shè)輻射與固體（或液體）體的相互作用過程集中在后者的表面上。
身體對(duì)熱能的輻射不斷發(fā)生。輻射能量在半透明介質(zhì)中傳播并且無效。根據(jù)身體的特性，落在其表面的輻射能被吸收，反射或穿過它：
或1 = A + R + D，
其中A =
Q pogl / Q pad - 吸收;
R =
- 反射;
D =
- 身體吞吐量。
根據(jù)性質(zhì)，他們區(qū)分：
1）完全黑色的身體：A = 1; R為0; D = 0;
2）完全白色的身體：A = 0; R是1; D = 0;
3）透明體：A = 0; R為0; D = 1;
4）灰體，吸收各種長(zhǎng)度的波（不完全吸收）。不同波長(zhǎng)的光線的吸收程度是相同的。身體反射的未被吸收的射線。灰體的特征在于黑度e;
5）有色（選擇性）體，能夠以不同方式吸收和反射不同波長(zhǎng)的光線;
6）具有單色輻射發(fā)射率的物體，在窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射射線。
黑體輻射的能量正比于絕對(duì)溫度的四次冪（斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，參見第4節(jié)）
，
其中s 一 -恒定輻射黑體，S 一個(gè) = 5.67×10 -8 W /（米2 ·K 4）;
^ 的 -輻射系數(shù)黑體? 上 = S 的 ×10 8 = 5.67 W /（米2 ·K 4）。
表中給出了各種物體的e值。4.8。
：兩個(gè)灰度體，任意地分布在空間之間的熱傳遞的計(jì)算，可以通過近似公式來執(zhí)行
，
其中，ε 等降低的發(fā)射率，ε - 直 ε? 1 ε 2。
通過砌體的熱損失由公式確定
取決于外表面溫度的總傳熱系數(shù)α在表中給出。4.9。
通過厚壁中的開口的總熱損失可以通過以下公式確定：
其中Φ是隔膜系數(shù)。
單原子和雙原子氣體的發(fā)射率是微不足道的，在熱工計(jì)算中，它們被認(rèn)為是熱透明的。最感興趣的是H 2 O和CO 2的組成燃燒產(chǎn)物的發(fā)射率。氣體的發(fā)射率和吸收取決于充滿氣體的體積的大小和形狀。
CO 2和H 2 O 的輻射能由以下表達(dá)式確定
：
氣體的黑度總和等于發(fā)射氣體的黑度之和：
其中z是水蒸氣分壓的修正系數(shù)（見圖4.3）。
圖。4.3。校正因子
為水蒸汽的分壓
（98中的總壓力千牛/米2）
的熱量從氣體通過輻射傳遞到壁的量，由下式給出：
，
其中ε 與 -壁的發(fā)射率;
εG -溫度為T G時(shí)氣體的黑度;
T G和T s分別是氣體和壁的溫度K.
在火焰爐中，輻射熱傳遞總是伴隨著對(duì)流。當(dāng)結(jié)合傳熱計(jì)算伴隨著通過對(duì)流和輻射，這是通過輻射用熱傳遞系數(shù)：
熱量通過輻射和對(duì)流傳遞的總量，為：
其中，α=α 大號(hào) +α 到。
導(dǎo)熱性
爐內(nèi)導(dǎo)熱性的傳熱是通過爐子的鋪設(shè)和產(chǎn)品內(nèi)部進(jìn)行的。
的熱的量^ ，通過傳導(dǎo)穿過壁（材料層的產(chǎn)品）通過依賴于壁厚小號(hào)，溫度差（? 1 - ? 2）時(shí)，表面F，時(shí)間t，由公式確定（在固定的熱條件下）：
1）對(duì)于單層平壁：
2）用于多層平壁：
3）用于單層圓柱形壁（通過1米厚的壁的熱通量）：
4）用于多層圓柱形壁：
多層平面壁的各個(gè)層之間的溫度由下式定義的：
-所述第一和第二層之間：
-所述第二和第三層之間：
或
對(duì)于各個(gè)層是由公式確定之間的多層圓筒壁溫度：
-第一之間 米層和第二層：
-所述第二和第三層之間：
或
導(dǎo)熱系數(shù)l是身體的物理特性。這取決于身體的性質(zhì)，溫度，濕度和密度。表中給出了一些材料的導(dǎo)熱系數(shù)值。4.10。
爐子的加熱或爐子中產(chǎn)品的加熱伴隨著這些壁或產(chǎn)品內(nèi)部及其表面上的溫度隨時(shí)間的連續(xù)變化。固體的變暖的非穩(wěn)態(tài)熱狀況的速率的特征在于系數(shù)temperaturopovodnosti 一個(gè)，米2 /小時(shí)：
對(duì)于具有導(dǎo)熱系數(shù)壁無限厚度和，所述初始溫度? NACH是處處相同的，并且其表面被獲取，并存儲(chǔ)該溫度? 敷料，在遠(yuǎn)處的溫度X從表面在
t小時(shí)內(nèi)將是：
流過以一定距離平行于表面截取的平面的熱通量X遠(yuǎn)到t h是：
在通過表面上的第一t小時(shí)將傳遞的熱的總量：
可以確定變暖深度根據(jù)下式在一個(gè)大的壁厚的表面溫度的任何變化：
，
其中^ p.sr -表面的平均溫度的 S.
當(dāng)X < 小號(hào)熱累積的壁的數(shù)量Q AK加熱期間的，由經(jīng)驗(yàn)公式確定：
其中? 敷料 -加熱的端部的壁表面的溫度，約 C：
持續(xù)時(shí)間暖其厚度的壁和可以由下式確定：
。
^
計(jì)算是其正確設(shè)計(jì)和選擇的基礎(chǔ)，具體取決于工藝要求。
^
的計(jì)算計(jì)算的初始數(shù)據(jù)取自熱發(fā)生器所針對(duì)的物體的熱量計(jì)算。當(dāng)燃燒氣體燃料時(shí)，計(jì)算是每1立方米3，當(dāng)燃燒液體燃料時(shí) - 1千克燃料。
冷卻劑的比容，從燃料燃燒而產(chǎn)生的：
其中，
-的燃燒產(chǎn)品的體積，米3 /米3（m 3 / kg）;
L 大約 - 燃料燃燒的理論空氣消耗量，m 3 / m 3（m 3 / kg）;
α - 燃料燃燒和煙氣稀釋的空氣消耗系數(shù)。
：總空氣流量系數(shù)a被從熱平衡方程發(fā)現(xiàn)
其中? DG TEP特定的煙道氣的熱量在冷卻劑，千焦/（米的溫度- 3 · 的 ; C）
T heat - 冷卻劑的溫度，約為 C;
? 在TEP -在冷卻劑的溫度的空氣的比熱，千焦/（米3 · 關(guān)于 C）;
Q p ? -熱值燃料，千焦/米3（千焦耳/公斤）;
? 噸凜，? 米凜 -分別熱容量千焦耳/（米3 · 約 C）[千焦耳/（千克· 約 C]，和熱源，前燃料溫度的 C。;
? 在凜，? 在凜 -分別熱，千焦耳/（米3 · 約 C）[千焦耳/（千克· 約 C]，和熱源，之前的空氣溫度的 C。;
h是熱發(fā)生器的效率。
我們發(fā)現(xiàn)燃料燃燒和煙氣稀釋的總耗氣系數(shù)：
空氣消耗量由下式確定：
- 用于氣體燃料：
其中V 熱 - 熱載體流量，m 3 / h;
-液體燃料：
總空氣流量，米3 /小時(shí)：
（氣體燃料）
（液體燃料）
在α= 1.3α空氣流在燃燒室中的燃燒燃料：
;
。
氣流對(duì)于煙道氣的稀釋
，
熱發(fā)生器0.98-0.99的效率。
在計(jì)算燃燒室時(shí)，我們將燃燒前沿的熱電壓控制在2.32610之內(nèi)6 -4.07·10 6 W / m 2 ; 熱應(yīng)力爐容積3489×10 6 -6.396×10 6 W /米3與氣體燃料燃燒。
燃燒室的橫截面，m 2：
穿孔錐體的直徑（分配格柵），m：
燃燒室的容積，m 3：
燃燒室
的長(zhǎng)度，m：燃燒器的形成錐體的長(zhǎng)度（扇形），mm：
其中d g是燃燒器的直徑。
穿孔錐孔中的空氣速度v B = 1015m / s。為了保證這個(gè)速度所需的壓降：
，
其中m in - 孔中氣流系數(shù)，等于0.8;
r in - 空氣密度，kg / m 3。
因此，對(duì)于熱發(fā)生器的正常操作，熱發(fā)生器前面的空氣壓力應(yīng)該是：
其中p tr是空氣和冷卻劑沿其移動(dòng)的整個(gè)路徑的阻力。
在所述穿孔錐體的孔的空氣速度（米/秒）：
，
其中
-空氣流至燃燒的燃料，米3 /小時(shí);
?F 孔 -的穿孔錐體米的孔的總面積2。
接受噴氣燃燒器孔中的平均氣體速度v G = 75100 m / s。
在孔的氣體速度（米/秒）：
，
其中^ ?F -氣體流速m 3 /小時(shí); F G--氣體通過孔的面積，m 2。
所需的壓降：
其中m G是燃料流量系數(shù)，等于0.6;
? ? -氣體密度，千克/米3，
因此，在燃燒器的氣體壓力應(yīng)的正常操作：
，
其中p 在 -空氣壓力在發(fā)熱體。
當(dāng)計(jì)算熱發(fā)生器中一次空氣和二次空氣通道的橫截面時(shí)，采用10-12m / s的空氣速度，對(duì)于熱的熱載體 - 12-12m / s。
火炬沿穿孔錐的相對(duì)范圍是通過實(shí)驗(yàn)確定的：氣孔的相對(duì)間距
在哪里
，我們?nèi)?.3;
q = 9.81 - 重力加速度，m / s 2 ;
- 陰影扇區(qū)的平均寬度，mm;
v G - 平均氣體流速，m / s;
d g - 燃燒器直徑，mm。
火炬長(zhǎng)度與扇區(qū)長(zhǎng)度的比率取為：
= 1,031.10。
拉瓦爾噴嘴通常根據(jù)氣體運(yùn)動(dòng)的絕熱條件計(jì)算。對(duì)于這些條件，p cr的值由以下關(guān)系式確定：
其中k是絕熱指數(shù);
。
空氣和氧氣p ? = 0.186 MN /米2（當(dāng)米CR = = 0.528，p CR = p NAR = 0.0981 N /米2）。
實(shí)際上，拉瓦爾噴嘴建議在壓力p T = 0.30.4 MN / m 2下使用。在較低壓力下，建議使用簡(jiǎn)單的錐形噴嘴。計(jì)算拉瓦爾噴嘴的初始數(shù)據(jù)是氣體流速，其壓力和溫度。
臨界區(qū)的面積?F CR由下式確定：
，
其中^ -氣體流量，千克/秒;
p T - 噴嘴前的氣體壓力，MN / m 2 ;
T T--噴嘴前的氣體溫度，K;
;
R 是氣體常數(shù)，N·m /（kg·℃）。
噴嘴的關(guān)鍵部分和出口部分中的氣體參數(shù)使用氣動(dòng)功能確定。在這種情況下，使用速度系數(shù)=
，其中v - 氣體速度; v cr - 臨界模式的聲速（噴嘴關(guān)鍵部分的氣體速度）。在臨界區(qū)L = 1。在噴嘴出口值升由以下給出：
，
其中，
-升的gasdynamical功能。
用于計(jì)算模式p = 0.0981 MN /米2：
。
輸出速度和噴嘴：
在哪里
。
在噴嘴密度的輸出部分可以從公式得到：
，
其中
; 
是l的氣動(dòng)功能。
溫度由下式給出：
，
其中，
-升的gasdynamical功能。
p（l），e（l）和t（l）的值可以使用氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù)的圖表來確定k的值。噴嘴出口的區(qū)域：
。
噴嘴長(zhǎng)度
是根據(jù)拉瓦爾噴嘴開口，的極限角度來計(jì)算，其中，從所述噴嘴壁的靜止沒有觀察到火焰分離（B 帶 = 68）
，
其中，d和d KR -直徑輸出和臨界拉伐爾噴嘴（氣體通過的環(huán)形拉伐爾噴嘴當(dāng)量直徑時(shí)對(duì)于區(qū)域F和F cr）。
l c =
在bс = 7о。噴嘴的圓柱形部分的長(zhǎng)度選自比率
。拉瓦爾噴嘴前面的
橫截面積F T和管道直徑d T是基于獲得氧氣，天然氣和壓縮機(jī)空氣的實(shí)際速度v T = 2530m / s和過熱蒸汽的v T = 3040m / s的條件計(jì)算的。
。由于總壓力損失，獲得的F cr和F值應(yīng)增加510％（表19.1.4.11）。
a）天然，焦炭以及焦炭和高爐的混合物，
> 12 MJ / m 3 ; b）蒸汽發(fā)生器，焦炭和爆炸的混合物
在
= 812兆焦耳/米 3，燃料油，煤，焦炭; 一個(gè)）的水，發(fā)電機(jī)，焦炭和高爐的混合物
在
<8 MJ /米 3，褐煤，油頁(yè)巖，泥炭和木：V 大號(hào)，％： 1 - 0（無空氣燃燒）;
2至20; 3至40; 4至60;5到80; 6 - 清潔空氣，
其中V L是供給燃燒的空氣
量。量熱溫度（產(chǎn)熱）是燃料的物理特性。
。高溫系數(shù)h pir取決于燃料燃燒的條件，并通過實(shí)驗(yàn)確定。室式爐（氣體和液體燃料）的高溫系數(shù)的近似值為0.73-0.83; 隧道窯0.78-0.83。使用無焰無焰燃燒方法同行 ?0.9。
量熱和理論燃燒溫度可由燃燒產(chǎn)物總焓圖（i - t）確定）（圖4.1）。
燃料熱利用率
個(gè)別燃料的比較評(píng)估給出熱力學(xué)燃料熱利用的H因子（CIT）
。圖。4.2。利用熱量：
a）焦?fàn)t煤氣，Q n = 1660 kJ / m 3 ; b）水煤氣，
Q n = 10467 kJ / m 3 ; c）高爐和焦?fàn)t氣體的混合物，
Q n = 8374kJ / m 3 ; g）燃料油，油，Q n = 43815 kJ / m 3 ;
d）甲烷。V z，％：
1 - 0; 2至20; 3至40; 4至60; 5到80; 6 - 清潔空氣，
其中V z是供應(yīng)給
CIT 燃燒的空氣體積，顯示用于覆蓋工作空間熱量損失的熱量部分和加熱爐內(nèi)材料的有用功。取決于廢氣溫度的某些類型燃料的h t值如圖2所示。1.4.2。
天然氣燃燒的計(jì)算
天然氣，％的組合物：93.0 CH 4 ; 1.2 C 2 H 6 ; 0.7 C 3H 8 ; 0.4 C 4 H 10 ; 0.2 C 5 H 12 ; 0.2 CO 2 ; 3.3 N 2 ; 1.0 N 2 O.
1.氣體的熱值：
2。理論上所需的干燥空氣量：
當(dāng)大氣中的水分含量d = 0.01 kg / kg時(shí)：
3。實(shí)際空氣量，流量系數(shù)a = 1.2：
4。在的量和燃燒產(chǎn)物的組合物中的= 1,2：
燃燒產(chǎn)物的百分比組成：
; 5.理論燃燒溫度。
當(dāng)空氣加熱到800 ℃時(shí)，燃燒產(chǎn)物的總熱含量C和a = 1.2：
從圖（i - t）我們發(fā)現(xiàn)
800 C處的熱含量：= 1109 kJ / m 3，然后使用T t和T k at = 1.2 的等式計(jì)算a =的理論燃燒溫度= 1.2：? 理論 = 2190 0 C.熱量計(jì)燃燒溫度：噸一個(gè) = 2313 0 C.
6.實(shí)際溫度時(shí)爐內(nèi)氣體= 0.8 H：
C. 的燃料油燃燒計(jì)算
燃料油的可燃重量具有以下組成，％： C g 87.4; N g 11.2; 哦g 0.5; N g 0.4; S g 0.5。灰分A p = 0.2％，水分含量W p = 3.0％。我們?nèi) = 1,2。空氣進(jìn)入而不加熱。
1.工作燃料的組成：
其余組分在分析的準(zhǔn)確性內(nèi)保持不變。我們得到工作燃料的成分，％：C p 84.6; H p 10.8; 上p 0.5; N p 0.4; S p 0.5; A p 0.2; W p 3.0。
2.燃油的熱值：
3。理論上必要的燃燒干燥空氣量：
空氣與水分含量的量d = 0.01公斤/公斤：
4的空氣的實(shí)際量當(dāng)a = 1,2：
5的量和完全燃燒產(chǎn)物的組合物當(dāng)a = 1,2：
燃燒產(chǎn)物的組合物：
; ; 6.理論燃燒溫度。的燃燒產(chǎn)物的總焓而不加熱的空氣和燃料：
對(duì)于圖（我 - 噸），其中a = 1,2找到理論燃燒溫度：噸理論值 = 1818 的 C.
7.燃燒H的實(shí)際溫度- [R = 0,8找到圖（i - t）在
T d“1500 的 C.
^
在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量被傳遞到被加熱材料和爐的內(nèi)襯。為了確保爐子的高效熱運(yùn)行，提高燃燒產(chǎn)物的熱量利用率，在計(jì)算爐子設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到各類傳熱的特性。
對(duì)流。對(duì)流熱從移動(dòng)的氣體傳遞到爐壁和產(chǎn)品的表面。區(qū)分對(duì)流期間的自由和強(qiáng)制傳熱。
的公式來計(jì)算所述加熱或冷卻體（自由對(duì)流），位于在不受限制的基礎(chǔ)上，被（參見第4節(jié)）：
1）在10 -3 <PRCR <5·10 2：
;c = 1.18; n是1/8; 2）在5×10 2 <PRGR <2×10 7：
; c = 0.54; n是1/4; 3）PRGR> 2×10 7：
; c = 0.135; n是1/3;
4）PrGr <10 -3時(shí) Nu = 0.45 。表中給出了空氣
系數(shù)A的值。4.5。
^
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如果傳熱表面朝上，那么αk增加30％，如果向下減少30％。
物理特性涉及平均溫度t cf = 0.5（t article + t in）。采用線性尺寸l：對(duì)于水平管道 - 垂直定位的管道或板材的直徑 - 傳熱部分的高度，對(duì)于水平板 - 其較小的一側(cè)。
在封閉的不流動(dòng)的限定體積的熱傳遞的方法，可以從近似公式計(jì)算：
，其中l(wèi) -該介質(zhì)的熱傳導(dǎo)系數(shù);
e - 系數(shù)考慮對(duì)流的影響，在（GrPr）cf> 10 3 ;
; 對(duì)于一定的溫度，采取：
對(duì)于強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)，在層流運(yùn)動(dòng)期間具有恒定壁溫的通道中的傳熱系數(shù)可以通過以下公式確定：
- 對(duì)于圓管（通道）：
at
（; 在
Nu = 3.66; - 對(duì)于平坦間隙：
在
Nu = 對(duì)于直的光滑管道和任何橫截面形狀的通道，湍流模式下的傳熱系數(shù)可由公式確定（第4節(jié)）：對(duì)于空氣和燃燒產(chǎn)物Pr = 0.72 =常數(shù)，Nu = 1.85; 對(duì)于
Nu = 7.60。0,018Re 0.8。上式中是有效的> 50.對(duì)于短管道和通道，傳熱系數(shù)a k的值必須乘以校正系數(shù)（表4.6）。表4.6 不同比率 的修正系數(shù)值 
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通道直徑對(duì)通過對(duì)流傳熱的影響由下式確定：
W /（m 2 °С）在高溫爐中，對(duì)流傳熱系數(shù)可近似由下式確定：
對(duì)于各種形狀的散裝材料層中的傳熱：
Nu = 0.106 Re，20 <Re <200;
Nu = 0.61 Re 0.67，Re> 200;
; 其中^ 是給定回填元素的表面積，m 2 ;
Z是流過該層的氣體流量（質(zhì)量），以該層的總橫截面積為單位，kg /（m 2 ·s）;
h是粘度系數(shù)，N·s / m 2。
氣體加熱過程中的對(duì)流傳熱系數(shù)不等于冷卻過程中的對(duì)流傳熱系數(shù)（表4.7）。
在工業(yè)廠房，在加熱下和通過對(duì)流熱傳遞系數(shù)的冷卻空氣中，以改變從1至60 W /（米2 ·℃）。當(dāng)空氣速度（或煙道氣）W = 8米/秒（d = 0.1米）和噸CP = 100 至 ℃的以 “23 W /（米2 ·℃），在W =300μm的速度/ s a 至 ?872 W /（m 2 ·°С）。
表4.7 ^
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輻射
爐內(nèi)的主要熱能由波長(zhǎng)為0.4-50微米的電磁波承載。該范圍包括0.4至0.8微米的可見光線（光）和波長(zhǎng)為0.8至50微米的部分紅外光譜。
由于該技術(shù)中使用的大多數(shù)材料實(shí)際上對(duì)熱輻射是不透明的（除了玻璃，一些液體和氣體），因此假設(shè)輻射與固體（或液體）體的相互作用過程集中在后者的表面上。
身體對(duì)熱能的輻射不斷發(fā)生。輻射能量在半透明介質(zhì)中傳播并且無效。根據(jù)身體的特性，落在其表面的輻射能被吸收，反射或穿過它：
或1 = A + R + D，
其中A =
Q pogl / Q pad - 吸收; R =
- 反射; D =
- 身體吞吐量。根據(jù)性質(zhì)，他們區(qū)分：
1）完全黑色的身體：A = 1; R為0; D = 0;
2）完全白色的身體：A = 0; R是1; D = 0;
3）透明體：A = 0; R為0; D = 1;
4）灰體，吸收各種長(zhǎng)度的波（不完全吸收）。不同波長(zhǎng)的光線的吸收程度是相同的。身體反射的未被吸收的射線。灰體的特征在于黑度e;
5）有色（選擇性）體，能夠以不同方式吸收和反射不同波長(zhǎng)的光線;
6）具有單色輻射發(fā)射率的物體，在窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射射線。
黑體輻射的能量正比于絕對(duì)溫度的四次冪（斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，參見第4節(jié)）
，其中s 一 -恒定輻射黑體，S 一個(gè) = 5.67×10 -8 W /（米2 ·K 4）;
^ 的 -輻射系數(shù)黑體? 上 = S 的 ×10 8 = 5.67 W /（米2 ·K 4）。
表中給出了各種物體的e值。4.8。
：兩個(gè)灰度體，任意地分布在空間之間的熱傳遞的計(jì)算，可以通過近似公式來執(zhí)行
，其中，ε 等降低的發(fā)射率，ε - 直 ε? 1 ε 2。
通過砌體的熱損失由公式確定
取決于外表面溫度的總傳熱系數(shù)α在表中給出。4.9。^
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表4.9 ^ 2 ·°С）
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通過厚壁中的開口的總熱損失可以通過以下公式確定：
其中Φ是隔膜系數(shù)。
單原子和雙原子氣體的發(fā)射率是微不足道的，在熱工計(jì)算中，它們被認(rèn)為是熱透明的。最感興趣的是H 2 O和CO 2的組成燃燒產(chǎn)物的發(fā)射率。氣體的發(fā)射率和吸收取決于充滿氣體的體積的大小和形狀。
CO 2和H 2 O 的輻射能由以下表達(dá)式確定
：氣體的黑度總和等于發(fā)射氣體的黑度之和：
其中z是水蒸氣分壓的修正系數(shù)（見圖4.3）。
圖。4.3。校正因子
為水蒸汽的分壓
（98中的總壓力千牛/米2）
的熱量從氣體通過輻射傳遞到壁的量，由下式給出：
，其中ε 與 -壁的發(fā)射率;
εG -溫度為T G時(shí)氣體的黑度;
T G和T s分別是氣體和壁的溫度K.
在火焰爐中，輻射熱傳遞總是伴隨著對(duì)流。當(dāng)結(jié)合傳熱計(jì)算伴隨著通過對(duì)流和輻射，這是通過輻射用熱傳遞系數(shù)：
熱量通過輻射和對(duì)流傳遞的總量，為：
其中，α=α 大號(hào) +α 到。
導(dǎo)熱性
爐內(nèi)導(dǎo)熱性的傳熱是通過爐子的鋪設(shè)和產(chǎn)品內(nèi)部進(jìn)行的。
的熱的量^ ，通過傳導(dǎo)穿過壁（材料層的產(chǎn)品）通過依賴于壁厚小號(hào)，溫度差（? 1 - ? 2）時(shí)，表面F，時(shí)間t，由公式確定（在固定的熱條件下）：
1）對(duì)于單層平壁：
2）用于多層平壁：
3）用于單層圓柱形壁（通過1米厚的壁的熱通量）：
4）用于多層圓柱形壁：
多層平面壁的各個(gè)層之間的溫度由下式定義的：
-所述第一和第二層之間：
-所述第二和第三層之間：
或
對(duì)于各個(gè)層是由公式確定之間的多層圓筒壁溫度：
-第一之間 米層和第二層：
-所述第二和第三層之間：
或
導(dǎo)熱系數(shù)l是身體的物理特性。這取決于身體的性質(zhì)，溫度，濕度和密度。表中給出了一些材料的導(dǎo)熱系數(shù)值。4.10。
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爐子的加熱或爐子中產(chǎn)品的加熱伴隨著這些壁或產(chǎn)品內(nèi)部及其表面上的溫度隨時(shí)間的連續(xù)變化。固體的變暖的非穩(wěn)態(tài)熱狀況的速率的特征在于系數(shù)temperaturopovodnosti 一個(gè)，米2 /小時(shí)：
對(duì)于具有導(dǎo)熱系數(shù)壁無限厚度和，所述初始溫度? NACH是處處相同的，并且其表面被獲取，并存儲(chǔ)該溫度? 敷料，在遠(yuǎn)處的溫度X從表面在
t小時(shí)內(nèi)將是：
流過以一定距離平行于表面截取的平面的熱通量X遠(yuǎn)到t h是：
在通過表面上的第一t小時(shí)將傳遞的熱的總量：
可以確定變暖深度根據(jù)下式在一個(gè)大的壁厚的表面溫度的任何變化：
，其中^ p.sr -表面的平均溫度的 S.
當(dāng)X < 小號(hào)熱累積的壁的數(shù)量Q AK加熱期間的，由經(jīng)驗(yàn)公式確定：
其中? 敷料 -加熱的端部的壁表面的溫度，約 C：
持續(xù)時(shí)間暖其厚度的壁和可以由下式確定：
。^
計(jì)算是其正確設(shè)計(jì)和選擇的基礎(chǔ)，具體取決于工藝要求。
^
的計(jì)算計(jì)算的初始數(shù)據(jù)取自熱發(fā)生器所針對(duì)的物體的熱量計(jì)算。當(dāng)燃燒氣體燃料時(shí)，計(jì)算是每1立方米3，當(dāng)燃燒液體燃料時(shí) - 1千克燃料。
冷卻劑的比容，從燃料燃燒而產(chǎn)生的：
其中，
-的燃燒產(chǎn)品的體積，米3 /米3（m 3 / kg）; L 大約 - 燃料燃燒的理論空氣消耗量，m 3 / m 3（m 3 / kg）;
α - 燃料燃燒和煙氣稀釋的空氣消耗系數(shù)。
：總空氣流量系數(shù)a被從熱平衡方程發(fā)現(xiàn)
其中? DG TEP特定的煙道氣的熱量在冷卻劑，千焦/（米的溫度- 3 · 的 ; C）
T heat - 冷卻劑的溫度，約為 C;
? 在TEP -在冷卻劑的溫度的空氣的比熱，千焦/（米3 · 關(guān)于 C）;
Q p ? -熱值燃料，千焦/米3（千焦耳/公斤）;
? 噸凜，? 米凜 -分別熱容量千焦耳/（米3 · 約 C）[千焦耳/（千克· 約 C]，和熱源，前燃料溫度的 C。;
? 在凜，? 在凜 -分別熱，千焦耳/（米3 · 約 C）[千焦耳/（千克· 約 C]，和熱源，之前的空氣溫度的 C。;
h是熱發(fā)生器的效率。
我們發(fā)現(xiàn)燃料燃燒和煙氣稀釋的總耗氣系數(shù)：
空氣消耗量由下式確定：
- 用于氣體燃料：
其中V 熱 - 熱載體流量，m 3 / h;
-液體燃料：
總空氣流量，米3 /小時(shí)：
（氣體燃料）（液體燃料）在α= 1.3α空氣流在燃燒室中的燃燒燃料：
; 。氣流對(duì)于煙道氣的稀釋
，熱發(fā)生器0.98-0.99的效率。
在計(jì)算燃燒室時(shí)，我們將燃燒前沿的熱電壓控制在2.32610之內(nèi)6 -4.07·10 6 W / m 2 ; 熱應(yīng)力爐容積3489×10 6 -6.396×10 6 W /米3與氣體燃料燃燒。
燃燒室的橫截面，m 2：
穿孔錐體的直徑（分配格柵），m：
燃燒室的容積，m 3：
燃燒室
的長(zhǎng)度，m：燃燒器的形成錐體的長(zhǎng)度（扇形），mm：
其中d g是燃燒器的直徑。
穿孔錐孔中的空氣速度v B = 1015m / s。為了保證這個(gè)速度所需的壓降：
，其中m in - 孔中氣流系數(shù)，等于0.8;
r in - 空氣密度，kg / m 3。
因此，對(duì)于熱發(fā)生器的正常操作，熱發(fā)生器前面的空氣壓力應(yīng)該是：
其中p tr是空氣和冷卻劑沿其移動(dòng)的整個(gè)路徑的阻力。
在所述穿孔錐體的孔的空氣速度（米/秒）：
，其中
-空氣流至燃燒的燃料，米3 /小時(shí); ?F 孔 -的穿孔錐體米的孔的總面積2。
接受噴氣燃燒器孔中的平均氣體速度v G = 75100 m / s。
在孔的氣體速度（米/秒）：
，其中^ ?F -氣體流速m 3 /小時(shí); F G--氣體通過孔的面積，m 2。
所需的壓降：
其中m G是燃料流量系數(shù)，等于0.6;
? ? -氣體密度，千克/米3，
因此，在燃燒器的氣體壓力應(yīng)的正常操作：
，其中p 在 -空氣壓力在發(fā)熱體。
當(dāng)計(jì)算熱發(fā)生器中一次空氣和二次空氣通道的橫截面時(shí)，采用10-12m / s的空氣速度，對(duì)于熱的熱載體 - 12-12m / s。
火炬沿穿孔錐的相對(duì)范圍是通過實(shí)驗(yàn)確定的：氣孔的相對(duì)間距
在哪里
，我們?nèi)?.3; q = 9.81 - 重力加速度，m / s 2 ;
- 陰影扇區(qū)的平均寬度，mm; v G - 平均氣體流速，m / s;
d g - 燃燒器直徑，mm。
火炬長(zhǎng)度與扇區(qū)長(zhǎng)度的比率取為：
= 1,031.10。拉瓦爾噴嘴通常根據(jù)氣體運(yùn)動(dòng)的絕熱條件計(jì)算。對(duì)于這些條件，p cr的值由以下關(guān)系式確定：
其中k是絕熱指數(shù);
。空氣和氧氣p ? = 0.186 MN /米2（當(dāng)米CR = = 0.528，p CR = p NAR = 0.0981 N /米2）。
實(shí)際上，拉瓦爾噴嘴建議在壓力p T = 0.30.4 MN / m 2下使用。在較低壓力下，建議使用簡(jiǎn)單的錐形噴嘴。計(jì)算拉瓦爾噴嘴的初始數(shù)據(jù)是氣體流速，其壓力和溫度。
臨界區(qū)的面積?F CR由下式確定：
，其中^ -氣體流量，千克/秒;
p T - 噴嘴前的氣體壓力，MN / m 2 ;
T T--噴嘴前的氣體溫度，K;
; R 是氣體常數(shù)，N·m /（kg·℃）。
噴嘴的關(guān)鍵部分和出口部分中的氣體參數(shù)使用氣動(dòng)功能確定。在這種情況下，使用速度系數(shù)=
，其中v - 氣體速度; v cr - 臨界模式的聲速（噴嘴關(guān)鍵部分的氣體速度）。在臨界區(qū)L = 1。在噴嘴出口值升由以下給出：，其中，
-升的gasdynamical功能。用于計(jì)算模式p = 0.0981 MN /米2：
。輸出速度和噴嘴：
在哪里
。在噴嘴密度的輸出部分可以從公式得到：
，其中
; 是l的氣動(dòng)功能。溫度由下式給出：
，其中，
-升的gasdynamical功能。p（l），e（l）和t（l）的值可以使用氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù)的圖表來確定k的值。噴嘴出口的區(qū)域：
。噴嘴長(zhǎng)度
是根據(jù)拉瓦爾噴嘴開口，的極限角度來計(jì)算，其中，從所述噴嘴壁的靜止沒有觀察到火焰分離（B 帶 = 68） ，其中，d和d KR -直徑輸出和臨界拉伐爾噴嘴（氣體通過的環(huán)形拉伐爾噴嘴當(dāng)量直徑時(shí)對(duì)于區(qū)域F和F cr）。
l c =
在bс = 7о。噴嘴的圓柱形部分的長(zhǎng)度選自比率。拉瓦爾噴嘴前面的橫截面積F T和管道直徑d T是基于獲得氧氣，天然氣和壓縮機(jī)空氣的實(shí)際速度v T = 2530m / s和過熱蒸汽的v T = 3040m / s的條件計(jì)算的。
。由于總壓力損失，獲得的F cr和F值應(yīng)增加510％（表19.1.4.11）。表4.11。使用天然氣（絕熱指數(shù)k = 1.31），過熱蒸汽（k = 1.33），空氣或氧氣（k= 1.4）的拉瓦爾噴嘴的 膨脹  比和速度比 
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