锅炉是能量转换设备,它是把燃料中的潜在能量,经过燃烧放出热量,经过传热作用传递给水,使水变成蒸汽(热水锅炉是将水加热变成一定温度的热水输出的一种设备。锅炉的最基本的部件是“锅”与“炉”两大部分,锅是锅炉设备中的汽水系统,是水变成气(或热水的吸热部分,炉是锅炉设备中的燃烧系统,是油与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的放热部分。“锅”与“炉”,一个吸热(油,气经燃烧放出热能,尽可能最大限度的被吸收,一个放热(使油,气最大限度的燃尽,把热能最大的释放出来,它们组成了一套完整的设备。
锅炉的工作包括以下三个过程:不断剧烈氧化燃烧的过程;火焰和高温烟气不断把热量传递给锅内水的传热过程;水在锅内不断流动循环,吸热生温的汽化,(热水锅炉达不到沸腾温度的水循环过程及汽化过程。这三个过程在锅炉内不断连续进行,是通过包括锅炉附属设备及仪表附件等二个工作系统来实现的。
锅炉的传热
一、热量与比热
热量是物体所含有的热能数量,热量的多少不仅与物体本身的温度有关,还与其重量和性质有关。热量的单位是焦耳(J,焦耳的1000倍称为千焦。过去用的单位是千卡,两者的换算关系是:1千卡=4.18千焦。
单位重量的物质,温度升高l度时所吸收的热量,称为该物质的比热,常用的单位是千焦/公斤度。例如,水的比热为4²18焦耳/公斤度(1千卡/公斤度,钢的比热为0.5千焦/公斤度(0.12千卡/公斤度。
二、传热方式
在燃油锅炉中,燃烧是基础,产生蒸汽或热水是目的,这两者是通过传热联系起来的。油在炉内燃烧产生出的热量,由火焰或烟气通过金属壁(受热面传给水、蒸汽或空气(介质的过程,称为传热。传热总由高温物体向低温物体进行,两个物体的温度差越大,传热速度越快,效果就越好。传热方式有导热、对流和辐射三种。
1导热
导热是同一物体内或两个不同温度的物体相接触时,热量从高温部分传给低温部分的过程。例如:锅炉水管的外壁受烟气加热后,热量很快传导给内壁,然后供炉水吸收。各种物体导热的性能是不相同的。善于导热的物体称为热的良导体,如铜、铝、铁等金属;不善于导热的物体称为热的不良导体或称绝热体,如水垢、空气、石棉等。
2对流
对流是液体或气体依靠其本身的流动来达到热量传递的过程。例如,使用热水冲淋浴,当水冲到身上时,身体就会感到热量的传递。在锅炉内,由于热水上升或冷水下降,在循环流动中传热,使全部锅水的温度逐步升高。
3辐射
辐射是高温物体不通过接触或流动,直接将热量向四周散发给低温物体的过程。例如,太阳的热量就是通过辐射的方式传给地球的;锅炉炉膛内,火焰温度很高,对炉胆内壁进行辐射传热。辐射传热的效果与热源温度的四次方成正比。
在锅炉实际运行中,传热方式不只是导热、对流、辐射传热中的一种,是几种传热方式都存在的,在炉膛中,存在着火焰对炉的辐射传热,也存在着高温烟气的对流传热,但以辐射传热方式为主;在烟管中,存在着烟气的对流传热,也存在着烟气的辐射传热,但以对流传热为主。 |