余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，在鰭片管陣中，選取若干相鄰鰭片管，形成規(guī)則形狀的阻力單元，阻力單元形成供煙氣流過的煙氣通道，獲取該煙氣通道流通體積，以及與煙氣有效接觸的摩擦表面積，流通體積和摩擦表面積的計算中，計入鰭片管鰭片的厚度、高度、以及數(shù)量；根據(jù)流通體積和摩擦表面積獲得容積水力直徑，并根據(jù)阻力降公式計算該阻力單元的阻力，繼而獲得余熱鍋爐鰭片管陣的阻力。本方案選取形狀規(guī)則的阻力單元進(jìn)行計算，可簡化計算方式。另外，在容積水力直徑的計算過程中，計入鰭片管上鰭片的厚度、高度以及鰭片數(shù)量，使得占據(jù)鰭片管很重要一部分的鰭片被計入容積水力直徑的計算當(dāng)中，保證阻力計算結(jié)果更為精確。

Method for obtaining resistance of fin tube array of waste heat boiler

The invention discloses a method for waste heat boiler of finned tube array resistance in finned tube array, select the number of adjacent fin tube, the resistance element forming regular shape, form a resistance unit flue gas channel for smoke flow through the acquisition, the flue gas channel and gas circulation volume, and effective contact friction surface area calculation the circulation volume and friction surface area, included in the fin fin tube thickness, height and number; according to the circulation volume and surface area of friction volume hydraulic diameter, and according to the pressure drop calculation formula of the resistance element resistance, then obtain the resistance matrix of fin tube waste heat boiler. In this scheme, the drag unit of shape rule is selected to calculate, and the calculation method can be simplified. In addition, in the process of calculation volume of hydraulic diameter, included in the tube fin thickness, fin height and fin number, which occupies a very important part of the fin tube fin is included in the volume of the hydraulic diameter of the calculation, ensure the resistance calculation result is more accurate.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法
本專利技術(shù)涉及余熱鍋爐
，具體涉及一種余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法。
技術(shù)介紹
電廠內(nèi)通常配設(shè)有余熱鍋爐，煙氣流經(jīng)余熱鍋爐時，需要降溫，回收熱量。一般會在余熱鍋爐內(nèi)部設(shè)置換熱器，換熱器包括若干排換熱管，換熱管帶有鰭片，本領(lǐng)域也稱為鰭片管10，若干排鰭片管10形成鰭片管陣100。請參考圖1，圖1為將鰭片管陣布置于余熱鍋爐內(nèi)的分布示意圖。鰭片管陣100具有換熱效率高、傳熱溫差小、均溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，在余熱鍋爐中具有良好的應(yīng)用前景。煙氣在流經(jīng)鰭片管陣100時，會有阻力，該阻力對于煙氣的流向，產(chǎn)生的噪音等均會產(chǎn)生影響，因此，鰭片管陣100所形成的流動阻力對于換熱器乃至余熱鍋爐的研發(fā)、設(shè)計、應(yīng)用，以及防腐措施等均具有重要意義。然而，按照現(xiàn)有技術(shù)獲取阻力的方式，由于鰭片管陣100結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進(jìn)行等效模擬；采取阻力降經(jīng)驗(yàn)公式實(shí)際計算時，同樣由于鰭片管陣100結(jié)構(gòu)復(fù)雜，等效計算時結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確，根據(jù)實(shí)際反饋，計算的阻力值偏大，導(dǎo)致根據(jù)計算得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行的改進(jìn)時，達(dá)不到預(yù)期的效果。有鑒于此，如何更為準(zhǔn)確地獲得余熱鍋爐內(nèi)鰭片管陣的阻力，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，該方法獲得的鰭片管陣的阻力更為精確。本專利技術(shù)提供的余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，在鰭片管陣中，選取若干相鄰鰭片管，形成規(guī)則形狀的阻力單元，所述阻力單元形成供煙氣流過的煙氣通道，獲取該煙氣通道流通體積，以及與煙氣有效接觸的摩擦表面積，流通體積和摩擦表面積的計算中，計入鰭片管鰭片的厚度、高度、以及數(shù)量；根據(jù)流通體積和摩擦表面積獲得容積水力直徑，并根據(jù)阻力降公式計算該阻力單元的阻力，繼而獲得余熱鍋爐鰭片管陣的阻力。從以上描述可知，本方案一方面選取形狀規(guī)則的阻力單元進(jìn)行容積水力直徑的計算，以簡化計算方式。尤為重要的是，本方案在進(jìn)行容積水力直徑計算時，打破了常規(guī)的獲取方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，通常的容積水力直徑(當(dāng)量直徑)理論公式為流通面的截面積除以該流通面對應(yīng)的周長。本方案是在該理論公式基礎(chǔ)之上，各乘以鰭片管的長度，從而轉(zhuǎn)化為流通體積乘以摩擦表面積，這樣可以在容積水力直徑的計算過程中，計入鰭片管上鰭片的厚度、高度以及鰭片數(shù)量，從而使得占據(jù)鰭片管很重要一部分的鰭片被計入容積水力直徑的計算當(dāng)中，使其對煙氣流動的阻力影響能夠得以反饋，保證最終獲得的鰭片管陣的阻力計算結(jié)果更為精確，對于換熱器乃至余熱鍋爐的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計，能夠提供可靠的依據(jù)。可選地，對于前后相鄰的兩排鰭片管排，一排選取一個以上相鄰的鰭片管、另一排選取兩個以上相鄰的鰭片管，建立阻力單元。可選地，鰭片管陣中，相鄰鰭片管排的鰭片管交錯布置；對于前后相鄰的兩排鰭片管排，一排選取一個鰭片管、另一排選取兩個相鄰的鰭片管，建立等邊三角形的阻力單元；按照下述公式獲取所述阻力單元的容積水力直徑：其中，L為三角形阻力單元的高度、Sc為三角形阻力單元中相鄰鰭片管的心距、d為鰭片管的裸管直徑；b為鰭片管上鰭片的高度；δ為鰭片的厚度；n為管長h時所具有的鰭片數(shù)量。可選地，鰭片管陣中，相鄰鰭片管排的鰭片管交錯布置；對于前后相鄰的兩排鰭片管排，一排選取一個鰭片管、另一排選取兩個相鄰的鰭片管，建立等腰三角形的阻力單元；按照下述公式獲取所述阻力單元的容積水力直徑：其中，Sc1為等腰三角形阻力單元形成底邊的相鄰鰭片管的心距；L1為等腰三角形阻力單元的高度；Sc為與等腰三角形等效的等邊三角形的邊長；d為鰭片管的裸管直徑；b為鰭片管上鰭片的高度；δ為鰭片的厚度；n為管長h時所具有的鰭片數(shù)量。可選地，根據(jù)阻力降公式計算時，阻力降公式中的所述粘度系數(shù)通過下述公式計算獲得：其中，μg—煙氣粘度；Tg—溫度；—煙氣中二氧化碳體積含量；—煙氣中氮?dú)怏w積含量；—煙氣中氬氣體積含量；—煙氣中氧氣體積含量；—煙氣中水蒸氣體積含量；gi—各個煙氣質(zhì)量成份含量；Mi—煙氣個成份的分子量；M—煙氣平均分子量。附圖說明圖1為將鰭片管陣布置于余熱鍋爐內(nèi)的分布示意圖；圖2為本專利技術(shù)所提供余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法一種具體實(shí)施例的流程圖；圖3為在鰭片管陣中選取阻力單元的示意圖，其中阻力單元以黑線邊框示意，箭頭方向表示煙氣的流動方向；圖4為圖3中等邊三角形的阻力單元的模型示意圖；圖5為若干圖4中等邊三角形阻力單元組合后的示意圖；圖6為建立等腰三角形阻力單元的模型示意圖。圖1-6中附圖標(biāo)記說明如下：100鰭片管陣、10鰭片、101裸管、102鰭片、A阻力單元。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本專利技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖2，圖2為本專利技術(shù)所提供余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法一種具體實(shí)施例的流程圖；圖3為在鰭片管陣中選取阻力單元的示意圖，其中阻力單元以黑線邊框示意，箭頭方向表示煙氣的流動方向。可以結(jié)合圖1理解，余熱鍋爐中鰭片管陣100包括多排鰭片管10，每一排都有若干鰭片管10，整個鰭片管陣100結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，難以建立仿真模型，通過阻力降公式計算時，得出的結(jié)果又與實(shí)際不符。鑒于此，本方案中，阻力獲取方法如下：S1、在鰭片管陣100中，選取若干相鄰的鰭片管10，形成形狀規(guī)則的阻力單元A；如圖2所示，可以形成三角形、矩形等規(guī)則形狀。之所以形成規(guī)則形狀的阻力單元A，是使得鰭片管陣100可以包括若干組阻力單元A，這樣，單個阻力單元A的阻力獲取之后，即可通過簡單的換算獲得整個鰭片管陣100對于煙氣的阻力。具體在進(jìn)行阻力單元A的建立時，可以在前后兩排鰭片管10排中進(jìn)行選取，以便形成合適的阻力單元A，簡化計算難度。例如，可以對于前后相鄰的兩排鰭片管10排，一排選取一個以上(包括一個)相鄰的鰭片管10、另一排選取兩個以上(包括兩個)相鄰的鰭片管10，建立阻力單元A。圖3中，在前后兩排中選取三角形的阻力單元A，屬于較佳的也是最小的形狀規(guī)則的阻力單元A。S2、阻力單元A形成供煙氣流過的煙氣通道(由于需要獲取煙氣通道，所以形狀規(guī)則的阻力單元A不包括選取的鰭片管10全部沿同一直線分布的情形)，獲取該煙氣通道流通體積，以及與煙氣有效接觸的摩擦表面積；在計算煙氣通道的流通體積和摩擦表面積的計算中，需要計入鰭片管10鰭片10210的厚度、高度、以及數(shù)量。這里在計算與煙氣有效接觸的摩擦表面積時，由于鰭片管10上的鰭片10210是用于阻擋煙氣流動，煙氣與鰭片10210接觸的面積需要予以扣除。S3、根據(jù)流通體積和摩擦表面積獲得容積水力直徑，并根據(jù)阻力降公式計算該阻力單元A的阻力，繼而獲得余熱鍋爐鰭片管陣100的阻力。阻力降公式①是流體領(lǐng)域的已知公式，式中，f—摩擦系數(shù)；D—鰭片管10具有鰭片102處的外徑(鰭片102和裸管101的整體外徑)；系數(shù)常數(shù)b1＝0.372、b2＝-0.123、b3＝7.00、b4＝0.50；L—煙氣通過管排的高度，m；DV—容積水力直徑，m；Gg—煙氣質(zhì)量流速，kg/m2·s；T0是大氣環(huán)境溫度，ρg—平均煙氣密度，在Tg鍋爐內(nèi)換熱管處的煙氣溫度)溫度下，kg/m3；Re—雷諾系數(shù)；μg—煙氣粘度，kg/(m·s)；Pt—管束節(jié)距，即前后兩排相鄰兩個鰭片管的間距，m；ρ—標(biāo)況下煙氣密度；NC—鰭片管排的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，其特征在于，在鰭片管陣(100)中，選取若干相鄰鰭片管(10)，形成規(guī)則形狀的阻力單元(A)，所述阻力單元(A)形成供煙氣流過的煙氣通道，獲取該煙氣通道流通體積，以及與煙氣有效接觸的摩擦表面積，流通體積和摩擦表面積的計算中，計入鰭片管(10)鰭片(102)的厚度、高度、以及數(shù)量；根據(jù)流通體積和摩擦表面積獲得容積水力直徑，并根據(jù)阻力降公式計算該阻力單元(A)的阻力，繼而獲得余熱鍋爐鰭片管陣(100)的阻力。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，其特征在于，在鰭片管陣(100)中，選取若干相鄰鰭片管(10)，形成規(guī)則形狀的阻力單元(A)，所述阻力單元(A)形成供煙氣流過的煙氣通道，獲取該煙氣通道流通體積，以及與煙氣有效接觸的摩擦表面積，流通體積和摩擦表面積的計算中，計入鰭片管(10)鰭片(102)的厚度、高度、以及數(shù)量；根據(jù)流通體積和摩擦表面積獲得容積水力直徑，并根據(jù)阻力降公式計算該阻力單元(A)的阻力，繼而獲得余熱鍋爐鰭片管陣(100)的阻力。2.如權(quán)利要求1所述的余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，其特征在于：對于前后相鄰的兩排鰭片管排，一排選取一個以上相鄰的鰭片管(10)、另一排選取兩個以上相鄰的鰭片管(10)，建立阻力單元(A)。3.如權(quán)利要求2所述的余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，其特征在于，鰭片管陣(100)中，相鄰鰭片管排的鰭片管(10)交錯布置；對于前后相鄰的兩排鰭片管排，一排選取一個鰭片管(10)、另一排選取兩個相鄰的鰭片管(10)，建立等邊三角形的阻力單元(A)；按照下述公式獲取所述阻力單元(A)的容積水力直徑：其中，L為三角形阻力單元(A)的高度、Sc為三角形阻力單元(A)中相鄰鰭片管(10)的心距、d為鰭片管(10)的裸管(101)直徑；b為鰭片管(10)上鰭片(102)的高度；δ為鰭片(102)的厚度；n為管長h時所具有的鰭片(102)數(shù)量。4.如權(quán)利要求2所述的余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法，其特征在于，鰭片管陣(100)中，相鄰鰭片管排的鰭片管(10)交錯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邱兆國，黃福安，鐘振茂，趙迎九，王奇，馬驍，
申請(專利權(quán))人：華電重工股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11