燃气燃烧与应用 课程设计8升10T烟道式燃气热水器部分设计结 束一、 设计任务接受课程设计任务的学生应在规定的时间内完成燃气快速热水器部分设计计算（燃烧器、换热器）的设计任务，具体内容如下：1、燃烧器燃烧计算和结构尺寸设计计算2、绘制燃烧器设计简图（包括喷嘴和分配管，标注各主要尺寸，使用3#图纸） 3、换热器热平衡计算（按照热平衡，计算出换热器的换热面积来） 4、设计说明书：计算内容、热水器燃烧器及各部件结构原理、本设计特点、各项参数选择计算依据。 热水器二、原始资料 1、气源参数：按下表进行选取燃气种类 H2 CH4 N2 C3H8 C4H10 5R5419276R5822207R6027134T41596T782210T861412T95513T901020Y752521Y5050二、原始资料2、热水产率：烟道式热水器（5、6、7、8、9、10）、鼓风式热水器（10、13、14、16、18、20）(L25.min)按此系列进行选取。3、部分设计参数：热水器向周围的散热损失为总热量的5%；燃烧室与换热器的吸收热量比为1:9；排烟温度120-180；鼓风式燃烧器一次空气口风压（10Pa左右）；换热器的换热系数根据热水器形式按附图进行选取。任务分配：一班：烟道式热水器（5、7、9）；二班：烟道式热水器（6、8、10）；三班：鼓风式热水器（10、14、18）；四班：鼓风式热水器（13、16、20）。三、主要参考资料 、煤气设计手册（下） 、燃气工程技术手册 、机械设计手册（一、二卷） 、燃气应用手册 、燃气燃烧与应用 6、燃气热水器设计计算内容 燃气燃烧计算：根据燃气性质，计算出此燃气的热值、密度、理论空气量、理论 烟气量等基本参数。设定合适的热效率，根据热水器的热水产率 计算出燃烧器的热负荷。 燃气燃烧器设计计算合理选择燃烧器数量、火孔形式、引射器类型以及燃烧器运行工 况，计算单个燃烧器的其余结构参数。最后利用大气式燃烧器引 射能力试验公式(7-46)进行一次空气系数的核算，并对各结构参数 进行调整。 热平衡计算通过对燃烧室和热交换器进行热平衡分析，对排烟热损失等各部 分热量进行分配和计算，由燃烧室换热计算得出热交换器的进口 水温，计算燃烧室内实际烟气温度，最后得出热交换器的实际换 热面积。 热水器首页强化燃烧计算计算步骤：燃气计算：燃气热值、空气量、烟气量等喷嘴计算确定一次空气系数（0.70.8），选择引射器 类型，确定引射器能量损失系数按最佳工况计算引射器无因次面积确定头部及火孔形式，得到头部能量损失系 数，选择一次空气口风压（10Pa左右）带入强化燃烧燃烧器计算公式计算燃烧器无 因次面积根据火孔总面积合理分配火孔热平衡计算Ql通过燃烧器外壁面向外散失的热量（包括通过开口向外的 辐射热损失，设为总热量Q的5%） Qf排烟热损失 Qe1在燃烧室的水冷铜壁上水所吸收的热量Qe1 (设为有效热Qe 的10%) Qe2在热交换器上水所吸收的热量Qe2 (设为有效热Qe的90%)在热水器的热交换过程中，热收入是燃气燃烧所产生的热量Qg（在这里只考虑燃烧所释放的化学热，而不考虑燃气和空气所带入 的物理热），这部分热量一部分被水流吸收成为有效热，另一部分则成为热损失： 热水器返回设计计算热水器排烟热损失计算通过燃烧计算，可得到理论烟气量。设定合理的过剩空气系数， 即可计算出实际烟气量。选择合理的排烟温度，即可计算出实际烟气带走的热量。式中：Vi实际烟气中各组分排放量（Nm3/h）；ci在温度tc下实际烟气中各组分定压容积比热(kJ/Nm3K)tc排烟温度，应充分考虑不同负荷下烟气中水蒸气冷凝和热效率两 者的关系。一般取120180返回热水器设计计算燃烧室换热计算 根据热平衡计算，扣除烟气带走热量，按照经验将其 余热量进行分配，可得到在燃烧室通过壁面换热传递 给被加热水的热量，据此可计算出被加热水在燃烧室 所获得的温升。式中：w被加热水的流量，按额定工况下的水流量计算，也就是热水器的热水产率。返回热水器设计计算燃烧室内实际烟气温度 在总热量Q中扣除热水器散热损失Ql 和燃烧室水流所 吸收的热量Qe1两部分所得的热量，用于加热烟气，计 算烟气所达到的温度可作为实际烟气温度。 也可计算出理论燃烧温度，采用高温系数法计算出实 际烟气温度。热水器燃烧室高温系数推荐值为 0.550.65 。返回热水器设计计算烟气流速大致确定热交换器的结构，得到烟气的最小通道面 积，结合实际烟气量计算出实际烟气流速。换热器换热面积计算F换热器的实际换热面积(m2) ，由水管外壁面和肋片总面积组成。K换热器中烟气对管内水流（相对于实际换热面积F）的综合换热系 数（W/m2.）。此换热系数受管径和烟气流速的影响，附图为在典型换热 器上所获得的实验数据（管径为10mm）。由计算出的烟气流速在图中查出 相应的传热系数。tf流经换热器的烟气对数平均温度，也可以直接取算术平均温度，烟气 的进口温度为燃烧室的实际温度，而出口温度为不出现烟气冷凝的最低温 度。tw水流的平均温度，水流的进口温度通过燃烧室的换热计算获得，出 口温度取进口温度加25（即额定工况）。 对于换热器而言，辐射换热可以忽略不计，只考虑对流热交换： 返回热水器设计计算强化燃烧热交换器换热系数烟道式热水器换热系数K(W/m2.K)f(m/s)附图. 热交换器传热系数变化曲线