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kJJkg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“绝热体“,如水垢、空气、石棉等。
热对流是指靠液体或气体流动,将热量由一处传到另一处的传热过程。如冬天用暖器采暖,就是由于暖器附近的热空气上升,周围的冷空气下降,互相对流传热,使全屋逐渐暖和起来。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、管径及烟气的冲刷方式有关。
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,也可以不依靠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灼热。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提高几倍以上。当炉膛温度在1000。C以下时,由于辐射传热显著减弱,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。固体根据其形状,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,在长度方向上的增长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以及其温度的高低、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。 |
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