铸铁锅炉烟气流通通道内流动与换热特性的实验研究.pdf

维普资讯 工 业 锅 炉 1997年第 4期 (总第 52期) 铸铁锅炉烟气流通通道内 流 研 一 摘要 舟绍了对铸铁锅炉烟气流通通道内烟气流动与换热特性进行的实验研究扣得到的烟气阻力和对 ’ 流换热系数的实验关联式 主题词 薹瞠 塑墨里垄立 望 芏笪i臣j一 1．前言 铸铁锅炉是一种片式组装锅炉。一般 由8～18片铸铁锅片组装而成，它和钢制锅炉相 比． 有许多独特的优点。如：价格便宜、安装简便、灵活、耐腐蚀性好、使用寿命长、对水质的敏感程 度很小等 因此，近年来，铸铁锅炉在采暖和热水供应领域得到了越来越广泛的应用 铸铁锅 片在铸造时，由于工艺上的要求 ．使得烟气流通通道呈现为不规则截面的扩缩通 道。在本文介绍的研究中。将它简化为矩形截面扩缩通道的形式 (图 1)。当流体在扩缩通道 内 流动时 ·其压力梯度的符号是可变的 在扩张段 o，流体在5EIN-力梯度的作用下流动．其压 力增加，速度减小。当流体质点的动能不足以克服压力升高时，质点就可能沿相反方向运动产 生旋涡。这样 ·一方面增强了流体的扰动。使边界层过早地紊流化；另一方面，其旋涡也被带入 下游 ·也将增大收缩段中流体的扰动，这两者都使流体与壁面闭的传热得到强化。在收缩段 O·流体在负压力梯度的作用下流动，其流速增加，从而强化传热。当然，在对流传热得到强化 的同时．其流动阻力亦相应增大。“’湍流流动时，收缩段和扩张殷的速度分布见围2。 甩 1 扩靖通道 图2 收缩段和扩张段的建度舒布 另外．由于铸铁表面粗糙度较大，这也在一定程度上使烟气在通道内流动时的流动阻力和 换热系数增大。因此，在铸铁锅炉的设计工作中，如果使用烟气纵向i申刷光滑直管的流动阻力 · 和对流换热系数的计算公式，将给铸铁锅炉的设计带来很大误差 在文献[3]中．作者建议采用 前苏联标准，但是由于铸铁锅炉结构上的差异，用于我国铸铁锅炉设计上时，会产生很大的偏 差。因此．烟气在铸铁锅炉对流受热面内流动时的流动阻力和换热问题急待解决。 本文以空气为工质。对 目前我国铸铁锅炉中广泛采用的结构形式进行了实验研究，得出了 空气在扩缩通道 内流动时，流动阻力随通道结掏尺寸、R，数、进 口段长度的变化规律及实验关 联式；对流换热系数随烟气流速、锅片厚度及进 口段长度的变化规律及实验关联式．并把结论 同光滑直管及前苏联标准中的公式进行了比较。 2．流动阻力实验 维普资讯 1997年第 4期 (总第 52期) 工 业 锅 炉 35 (1)实验装置和方法 实验装置及设备见图3。引风机使室握下的空气 由过流段进入实验段．再经过涡轮流量计 排往室外 空气温度 由1／10水银温度计测量，空气流量 由LWQ～40型涡轮转子流量计测量． 气流流经试验段的压力降由YYT～200型斜管微压计测量 空气流量由装在流量计之后的调 节阀调节 。 囝 3 买驻装置及设备 1、3．过流段 2．实验段 4．温度计 5．流量褪I量系统 6、}l风机 7．压力 孔 为检验实验装置的准确性 ，先用光管做实验，井同Blasius公式 f=o．3164／R, 的计算 值作 比较，两者间的误差在±4％以下，故可以认定实验装置的测试数据是足够精确的。 (2)实验结果与分析 ’ 在铸铁锅炉中，烟气在烟道内的流动大多处于进口段的范国内 图4所示为空气在扩缩通 道 内流动时进 口段的阻力系数随进 口段长度的变化规律 图5所示为锅片数为 l2片时的阻力 系数随雷诺数的变化规律 。可以看 出： ，× 10 图