本發(fā)明涉及余熱鍋爐
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種余熱鍋爐爐內(nèi)聲腔傳聲損失的獲取方法。
背景技術(shù)：
：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，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，阻力對于煙氣的流向、聲音的傳遞會產(chǎn)生直接影響，繼而成為爐內(nèi)聲腔傳聲損失的直接影響因素之一。而爐腔內(nèi)傳聲損失，對于鰭片管陣100形成的換熱器乃至整個余熱鍋爐的研發(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)獲取傳聲損失的方式，由于鰭片管陣100結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進行等效模擬；采取傳聲損失經(jīng)驗公式實際計算時，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)實際反饋，計算的聲腔傳聲損失值偏大，導(dǎo)致根據(jù)計算得出的數(shù)據(jù)進行的改進時，達不到預(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)聲腔傳聲損失，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種余熱鍋爐爐內(nèi)聲腔傳聲損失的獲取方法，該方法獲得的傳聲損失更為精確。本發(fā)明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；將鰭片管陣的阻力帶入傳聲損失公式中，計算獲得余熱鍋爐爐內(nèi)聲腔傳聲損失。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，相應(yīng)地，爐內(nèi)聲腔傳聲損失的計算也就更為準(zhǔn)確，對于換熱器乃至余熱鍋爐的優(yōu)化改進設(shè)計，能夠提供可靠的依據(jù)?？蛇x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?？蛇x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?？蛇x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；—煙氣中氮氣體積含量；—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為本發(fā)明所提供余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法一種具體實施例的流程圖；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。具體實施方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。請參考圖2，圖2為本發(fā)明所提供余熱鍋爐鰭片管陣的阻力獲取方法一種具體實施例的流程圖；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。具體在進行阻力單元A的建立時，可以在前后兩排鰭片管10排中進行選取，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—鰭片管排的管排數(shù)；—煙氣中二氧化碳體積含量；—煙氣中氮氣體積含量；—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。S4、將鰭片管陣100的阻力帶入傳聲損失公式中，計算獲得余熱鍋爐爐內(nèi)聲腔傳聲損失。傳聲損失公式如下：式中，△P是上述計算的鰭片管陣100的阻力，Pq為余熱鍋爐內(nèi)煙氣壓強，Ph是煙氣經(jīng)過換熱管后的剩余壓強，由于鰭片管陣100阻力的存在，煙氣流經(jīng)鰭片管陣100后壓強會變小。從以上描述可知，本方案在進行傳聲損失計算時，對于傳聲損失公式中涉及到的關(guān)鍵的鰭片管陣100的阻力參數(shù)計算，是選取形狀規(guī)則的阻力單元A進行容積水力直徑的計算，以簡化計算過程。尤為重要的是，本方案在進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10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10上鰭片102的厚度、高度以及鰭片102數(shù)量，從而使得占據(jù)鰭片管10很重要一部分的鰭片102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100的阻力計算結(jié)果更為精確，相應(yīng)地，爐內(nèi)聲腔傳聲損失的計算也就更為準(zhǔn)確，對于換熱器乃至余熱鍋爐的優(yōu)化改進設(shè)計，能夠提供可靠的依據(jù)。請繼續(xù)參考圖4，圖4為圖3中等邊三角形的阻力單元A的模型示意圖；圖5為若干圖4中等邊三角形阻力單元A組合后的示意圖。圖3中，鰭片管陣100中，相鄰鰭片管排的鰭片管10交錯布置，如此可以達到較好的換熱效果，針對該種布置方式，下面以三角形阻力單元A的阻力計算為例對本發(fā)明的方案進行具體闡釋。圖3中，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，建立形成圖4中等邊三角形的阻力單元A。形成的等邊三角形單元，以各鰭片管10的中心為點，進行三點連線形成三角形，三角形區(qū)域內(nèi)去除鰭片管10紋路陰影區(qū)域后形成的黑色陰影區(qū)域即為煙氣通道。從圖5可以理解，雖然三個鰭片管10只選取三點中心連線形成的三角形，但鰭片管陣100整體上是由若干這樣的三角形組成。三角形區(qū)域內(nèi)，三個鰭片管10均具有60度的扇形區(qū)域(紋路陰影區(qū)域)，減除該扇形區(qū)域，即可獲得陰影區(qū)域的煙氣通道面積，再根據(jù)鰭片管10的長度獲得流通體積，計算公式如下：獲取煙氣流道與煙氣接觸的摩擦表面積時，如之前所述，基于鰭片102的阻擋特性，需要扣除鰭片102與煙氣接觸的摩擦表面積，則摩擦表面積的計算如下：則可以按照下述公式獲取所述三角單元的容積水力直徑：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。請繼續(xù)參考圖6，圖6為建立等腰三角形阻力單元A的模型示意圖。在進行鰭片管10布置時，理論上，每一排相鄰鰭片管10間距(間距均指相鄰鰭片管10的心距)、相鄰排相鄰鰭片管10間距布置相等，則選取阻力單元A時會形成圖4中所示的等邊三角形阻力單元A。但實際操作中，前后排之間的鰭片管10間距未必相等，這樣建立的阻力單元A模型很有可能為等腰三角形，如圖6所示。這樣在計算過程中，等腰三角形之間的陰影區(qū)域面積難以計算。本方案中，針對此種情形，可以將等腰三角形等效為等邊三角形，然后再按照上述等邊三角形的方式進行計算。即，可按照下述公式獲取等腰三角單元的容積水力直徑：其中，Sc1為等腰三角形阻力單元A形成底邊的相鄰鰭片管10的心距；L1為等腰三角形阻力單元A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10的裸管102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。以上給出了三角形阻力單元A的計算方式，當(dāng)阻力單元A為其他規(guī)則形狀時，計算的原理相似，均可以獲得對應(yīng)的煙氣通道的流通體積和摩擦表面積，繼而獲得容積水力直徑，并最終計算獲得所需的鰭片管陣100的阻力。針對上述實施例，還可以作出進一步改進。在根據(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；—煙氣中氮氣體積含量；—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。現(xiàn)有技術(shù)中對于煙氣粘度，往往是提供一常數(shù)，即經(jīng)驗值，然而，余熱鍋爐中煙氣的成分較為復(fù)雜，常數(shù)值不能全面、精確地反應(yīng)煙氣的實際粘度，而且鍋爐內(nèi)溫度溫差變化大(比如可能從570度左右降到100度左右)，粘度系數(shù)變化也大，這樣在計算阻力時，按照常數(shù)值可能會產(chǎn)生較大的誤差。本方案中，將煙氣中多種成分氣體的體積含量以及溫度參與在計算過程中，獲得更為精確的煙氣粘度，從而使得最終獲得的鰭片管陣100的阻力計算更為精確，更接近實際情況。以下是根據(jù)本方案進行實際鰭片管陣100阻力的實例計算。已知9F燃?xì)廨啓C組排氣參數(shù)，大氣壓101.7kPa，環(huán)境溫度在15.7℃，相對濕度82％，煙氣流量為2583.6t/h，煙氣溫度為576.1℃，鰭片管10的裸管直徑為38.1mm，鰭片102高度16mm，厚度1mm，每米換熱管數(shù)為12個，臥式余熱鍋爐高20.83m，寬11.41m，煙氣成份見表1所示。表1煙氣成份體積百分比成份CO2N2O2H2OSO2Ar體積比(％)3.7674.1812.558.6500.87選取的等腰三角形阻力單元A參數(shù)為：Sc＝0.16，L＝0.0905，D＝0.0541，————1)計算煙氣密度2)計算雷諾數(shù)①將等腰三角形轉(zhuǎn)化為等邊三角形：②每米長的凈自由體積為：③摩擦表面積為：④容積水力直徑為：⑤煙氣的粘度計算：⑥計算雷諾系數(shù)：Gg＝33.22kg/m2·s；3)計算阻力①計算摩擦系數(shù)常數(shù)b1＝0.372、b2＝-0.123、b3＝7.00、b4＝0.50。②計算阻力4)計算爐內(nèi)聲腔傳聲損失目前，為了計算鰭片管陣100的阻力，常用的經(jīng)驗公式為：式中，D—管束外徑；η-煙氣流動粘度，屬于經(jīng)驗定值；仍以三角形的阻力單元為例，L1-橫向節(jié)距(三角形底邊長)，L2-三角形的斜邊長；N-鰭片管排的管排數(shù)；Gmax-最窄截面處質(zhì)量流量；ρ-煙氣密度；仍進行實例計算，與以上實例計算采取相同數(shù)值的參數(shù)：煙氣流量為2583.6t/h，煙氣溫度為576.1℃，裸管直徑為38.1mm，鰭片高度16mm，厚度1mm，每米換熱管數(shù)為12個。L2＝186mm，L1＝161mm，Gmax＝8.6kg/m2·s；密度ρ＝0.4072kg/m3；粘度系數(shù)η＝3.706×10-5kg/(m·s)。按照上述經(jīng)驗公式計算得到阻力為96.72Pa，再帶入傳聲損失公式，可得出傳聲損失為0.26dB。而按照本發(fā)明的計算公式，計算得到傳聲損失為0.23dB，可見，目前采用的計算方式獲得的傳聲損失偏高，比本發(fā)明獲得阻力值高出11.5％。這也與現(xiàn)有技術(shù)中計算的傳聲損失往往偏高對應(yīng)，本方案使得計算的傳聲損失值更接近于實際傳聲損失，結(jié)果更為精確，能夠為改進設(shè)計提供精確的理論依據(jù)。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3