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锅炉设备的传热及热胀冷缩,锅炉设备的传热及热胀冷缩

作者:亚美真人来源:[亚美真人公司]访问:241时间:2019-12-14

一 、传热

传热是指热量从一个物体传到另一个物体 , 或者从一个物体的一部分传到相邻部分的过程。热量用符号 Q 表示 , 单 位为 kJJ kg 纯水温度升高 1 。 C 所需要的热量为 4.19kJ  。传热总是由高温处向低温处进行 , 两处的温度差越大 , 传热越快 , 传热效果越好。

在锅炉设备中 , 燃料在 “ 炉 “ 中燃烧 , 放出热量 , 通过 金属壁面 ( 称为受热面 ) 将热量传给 “ 锅 “ 内的工质或者热 媒 ( 如水、蒸汽等 ), 这就是传热过程。 热量传递的方式有三种 : 传导、对流和辐射。这三种传热方式的物理本质不同 , 各有其独特的性质和规律。

热传导是指同一物体内不同温度的部分或两个不同温鹰 的物体相接触时 , 热量从高温部分传给低温部分的过程。例 如 , 锅炉水管的外壁面受烟气加热后 , 热量很快传给内壁面 , 然后供水吸收。各种物体传导热的性能是不同的。易于导热 的物体称为热的 “ 良导体 “, 如铜、铝、铁等金属。不易于导 热的物体称为热的 “ 不良导体 “ 或 “ 尽热体 “, 如水垢、空 气 、石棉等。

热对流是指靠液体或气体活动 , 将热量由一处传到另一 处的传热过程 。如冬天用热器采热 , 就是由于热器四周的热 空气上升 , 四周的冷空气下降 , 互相对流传热 , 使全屋逐步 热和起来。在锅炉内 , 热水上升 , 冷水下降 , 形成循环 , 直 到将水加热到需要的温度为 IL 锅炉中烟气侧的对流传热的 强弱与烟气的速度、管径及烟气的冲洗方式有关。

热辐射是指高温物体直接以波的形式将热量向四周散发 给低温物体 , 而物体之间可以不接触 , 也可以不依托流体流 动的传热过程。例如 , 太阳的热量就是通过辐射传给地球的 ; 再例如 , 打开炉门 , 只要被火光照到的地方就会感到炽热。由于辐射传热与温度的四次方成正比 , 锅炉中的辐射传热 , 主 要发生在有火焰辐射的高温区域 , 如炉膛中的高温火焰向水 冷壁等部分的热辐射。当炉膛温度在 1200  。 C 以上时 , 布置适当 的水冷壁吸收辐射热量 , 可比对流受热面吸热效果进步几倍 以上。当炉膛温度在 1000 。 C 以下时 , 由于辐射传热明显减弱 , 布置水冷壁反而不经济了。

二、热胀冷缩 物质普遍存在热胀冷缩的现象。当温度升高时 , 物体的 长度会伸长 , 体积会增大 ; 反之 , 当温度降低时 , 物体的长度会缩短 , 体积会缩小。物体因温度升高长度伸长、体积增 大的现象称为热膨胀。前者称为线膨胀 , 后者称为体膨胀。固 体根据其外形 , 热膨胀可以表现为线膨胀或为体膨胀。液体 和气体的热膨胀只表现为体膨胀。当物质的温度升高 1 。 C 时 , 在长度方向上的增加部分与原长度之比称为该物质的线膨胀系数。

线膨胀是指物质受热后长度方向发生的变化。固体的线膨胀与其材料性质、原始长度及温度变化大小有关。

若物质温度从 t1 。 C 增加到 t2 。 C 时 , 该物质的线膨胀系数为α , 原长度为ι , 则受热后增加的长度 △ι=αι(t2-t1)。

体膨胀是指物质受热后体积的变化。固体的体膨胀与其 材料性质、原始体积的大小及温度变化大小有关。气体和液 体的体膨胀也与其热力性质和其温度的高低、压力的大小有关。

水在 0~4 。 C 时受热收缩 , 在 4  。 C 以上时 , 受热膨胀 , 体膨 胀系数是 0.0006 。

锅炉各部分由于受热不同 , 材料不同 , 所以膨胀量也不 同。为此应预先考虑锅炉受热后的膨胀量 , 如留出一定的膨 胀余地或安装膨胀节等 , 防止由于膨胀使锅炉受到损坏。锅 炉点火或停炉时温度变化必须缓慢均匀 , 以防止锅炉部件发 生急骤胀缩 , 避免造成锅炉损坏或炉墙胀裂等不良后果。v
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