【化工行业标准(HG)】 化学工业管式炉传热计算设计规定

备案号：J647—2007
中华人民共和国行业标准
HG/T20525—2006
化学工业管式炉传热计算
设计规定
Designspecificationonheattransfercalculationof tubularfurnaceinchemical industry2006-10-04发布
2007-04-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布中华人民共和国行业标准
化学工业管式炉传热计算
设计规定
Designspecificationonheattransfercalculation of tubular furnace in chemical industryHG/T20525—2006
主编单位：化
批准部门：中华人民共和国国家发展和改革委员会实施日期：2
中国计划出版社
中华人民共和国国家发展和改革委员会公告
2006年第71号
国家发展改革委批准《管道式离心泵》等87项行业标准（标准编号、名称及起始实施日期见附件），其中机械行业标准74项、化工行业标准13项；批准《JB/T9008.1-一2004钢丝绳电动葫芦第1部分：型式与基本参数、技术条件》和《JB/T9008.2一2004钢丝绳电动葫芦第2部分：试验方法》2项机械行业标准修改单，现予公布，2项标准修改单自公布之日起实施。
以上机械行业标准由机械工业出版社出版，化工行业标准由中国计划出版社出版。
附件：13项化工工程行业标准编号及名称中华人民共和国国家发展和改革委员会二〇〇六年十月四日
附件：
标准编号
13项化工工程建设行业标准编号及名称标准名称
HG/T20691—2006
HG/T20694—2006
HG/T20693—2006
HG/T21557.3—2006
HG/T20524—2006
HG/T20525—2006
HG/T20541—2006
HG/T205422006
HG/T20543—2006
HG/T20544—2006
HG/T20555—2006
HG/T21544—2006
HG/T21545—2006
高压喷射注浆施工操作技术规程振动沉管灌注低强度混凝土桩施工技术规程岩土体现场直剪试验规程设计规定塑料阶梯环填料
被代替标准编号
化工企业循环冷却水处理加药装置设计统一规定HG/T20524—1992
化学工业管式炉传热计算设计规定化学工业炉结构设计规定
电石炉砌筑技术条件
化学工业炉砌筑技术条件
化学工业炉结构安装技术条件
离心式压缩机基础设计规定
预埋件通用图
地脚螺栓(锚栓)通用图
注：以上标准自2007年4月1日起实施。HG/T20525—1992
HG/T20541—1992
HG/T20542—1992
HG/T20543—1992
HG/T20544—1992
HG/T20555—1993
HG/T21544—1992
HG/T21545—1992
本规定根据国家发展和改革委员会发改办工业[2004]872号文和中国石油和化学工业协会中石化协科发[2004]155号文的要求，由中国石油和化工勘察设计协会组织全国化工工业炉设计技术中心站编制。
本规定是在原《化学工业管式炉传热计算设计规定》（HG/T20525一1992）的基础上，根据多年实施取得的经验进行的修订。
在编制过程中，编制组开展了专题研究，进行了比较广泛的调查研究，总结了多年来化学工业管式炉传热计算的经验，提出了征求意见稿，并以多种方式广泛征求了全国有关单位的意见，对主要问题进行了反复修改，最后经审查定稿。
本规定主要内容有：总则、辅助计算、辐射室传热计算、对流室传热计算、对流室工业锅炉热力计算和管壁温度及散热损失。此外还有为了方便设计者使用列出的附录A、附录B、附录C。最后还因编制要求在正文后编写了“条文说明”。本规定修订的主要内容有：
1.修订了原规定中的引用标准。2.对原规定中的错误、遗漏、不明确等部分的内容进行了补充和完善。3.取消了编制说明，增加了条文说明。4.按标准编写要求对格式进行了重新编排。5.取消了参考文献。
本规定由中国石油和化学工业协会提出并归口。本规定的技术内容由化学工业第二设计院（地址：山西省太原市新建南路康乐街22号，邮编：030001)负责解释。
本规定主编单位和主要起草人：主编单位：化学工业第二设计院主要起草人：张立铭李士庚张洽兴1总
辅助计算
2.1符号：
设计热负荷
2.3供给热量
输出热量：
2.5炉子效率·
燃料用量
总供热量
2.8炉管平均热强度
2.9最高燃烧温度·
3辐射室传热计算方法之
3.2基本传热参数·
3.3热平衡方程式.
3.4传热速率方程式
3.5求解步骤
4辐射室传热计算方法之：
4.1符号
4.2传热速率方程式
4.3热平衡方程式…
4.4求解方法
4.5参数的计算和取值
5对流室传热计算
5.1符号
5.2传热方程
5.3平均温差△t的确定
5.4总传热系数K
5.5管壁对物料的给热系数α
5.6烟气对管壁的给热系数·
5.7对流室管表面积及管排排数N的确定5.8对流室管表面热强度qk的确定6对流室工业锅炉热力计算方法
6.1符号
（1）
（2）
（2）
（4）
（4）
（5）
（7）
（8）
（8）
（8）
（8）
（9）
（9）
（10）
（22）
（22）
（23）
（23）
（23）
（24）
（26）
（26）
（28)
（28)
（34）
：（42）
（43）
（44)
6.2传热基本方程式
6.3传热系数K
6.4烟气对光管管壁的对流给热系数6.5烟气对翅片管的对流给热系数αc6.6烟气对管壁的辐射给热系数
管壁对管内介质的给热系数α1
6.8受热面的平均温差△t
6.9对流受热面传热计算步骤
管壁温度及散热损失
受热面平均温度
7.3受热面最高温度
7.4炉墙散热损失及炉墙各层温度计算附录A分段计算法
适用范围·Www.bzxZ.net
分段方法
传热计算，
附录B例题
例题1
B.2例题2(采用方法二)
例题3(采用方法
例题4
B.5例题5
附录C辐射室锅炉热力计算方法
C.1符号
C.2火床炉炉内传热计算
C.3火室炉炉内传热计算
本规定用词说明
附：条文说明
（46）
（48)
：（50）
：（57）
·（59）
（62）
：（62)
·（62)
（63）
·（63）
（64）
·（65）
：（65）
：（69）
（69)
（69）
（69）
·（71)
：（71）
（78)
（82）
（85）
（91）
（94）
（94）
（97）
：（110）
（119)
1.0.1为规范化学工业炉的传热计算，特制定本规定。1.0.2本规定适用于以气体、液体和固体为燃料的管式加热炉、裂解炉、烃类转化炉等常用的化学工业炉的传热计算。
1.0.3本规定选用计算方法与原则：1以液体和气体为燃料的辐射室传热可以采用第3章或第4章计算方法。2圆筒炉的高径比大于2.5或较高的方箱炉的辐射室，建议采用附录A的分段计算法。3以液体或气体为燃料的对流室传热可采用第5章或参照第6章计算方法。4以煤为燃料的对流室宜采用第6章“对流室工业锅炉热力计算方法”。5验算圆筒炉，核算箱式炉的传热计算及求解各种条件下管外传热系数，设计立式圆筒炉近壁辐射式炉墙参见附录B。
6以煤为燃料的管式加热炉其辐射室可参照附录C所提供的锅炉计算方法。传热计算除应遵守本规定外，尚应符合国家现行的有关标准的规定，其中主要有：7
HG/T20682化学工业炉燃料燃烧设计计算规定HG/T20685化学工业炉名词术语统一规定1.0.4相关标准：
下列标准中的条款，通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注日期的相关标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用本规定，然而，鼓励根据本规定所达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的相关标准，其最新版本适用本规定。化学工业炉燃料燃烧设计计算规定HG/T20682化学工业炉名词术语统一规定HG/T206851
2辅助计算
2.1符号
A——燃料中应用基灰分含量（质量%）；A——灰渣(炉灰)份额,Ah=1-ah;an——烟气中飞灰的份额；
一燃料用量(kg/s或Nm3/s)；
-被加热物料平均定压比热容[kJ/(kg?℃)或kJ/(Nm3.℃];Ca——空气平均比热容[kJ/(Nm3.℃)];Cr
燃料比热容[kJ/(kg.℃)或kJ/(Nm3.℃)]；燃料(收到基)平均定压比热容[kJ/(kg℃)];Ch
燃料干燥基比热容[kJ/(kg?℃)或kJ/(Nm3.℃)]Cs—雾化剂比热容[kJ/(kg℃)或kJ/(Nm3.℃)];Ch——灰渣的平均比热容[kJ/(kg·℃)];Cg
烟气在温度区间0～t的平均比热容[kJ/(Nm3.℃)]；气化率［%（质量)]；
Gf—物料量(kmol/s或kg/s);
雾化剂量(kg/kg燃料）；
Iil、Ii2-
烟气中各组分的质量(kg/kg燃料或kg/Nm2燃料）；-原料或产物中各组分的生成热(kJ/kmol)；原料或产物中各组分的燃烧热(kJ/kmol)；受热面外表面积(m2)；
分别为被加热物料进、出口状态下的热（kJ/kg或kJ/Nm）；出口状态下物料气相部分的热焰(kJ/kg)；分别为进、出口状态下物料液相热熔(kJ/kg)；人炉温度下空气的烩(kJ/kg)；
Is—雾化蒸汽的热烩(kJ/kg);
Ih———灰渣热焰(kJ/kg);
一在排烟温度下，烟气各组分的热烩(kJ/kg)；Q1——物料升温或气化的吸热量(kW);Q2—物料化学反应吸热量(kW)；2
Q——设计热负荷(kw);
Q;——各被加热物料升温或气化的吸热量(kW);Qr—供给热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料);Qa燃料低发热量(kJ/kg或kJ/Nm2);Qa——空气人炉显热(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料);Qf—燃料人炉显热(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料);Q雾化剂带人的有效热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料);Q。输出热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料);Q—有效利用热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料);Q3—化学不完全燃烧损失的热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料)；Q4——机械不完全燃烧损失的热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料)；Q5—炉墙散热损失(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料)；Qg烟气带走的热量(kJ/kg燃料或kJ/Nm2燃料)；Qsf—总供热量(kW);
除烟气热损失外的各项热损失之和，无因次；烟气热损失，无因次；
炉管平均热强度(kW/m2)；
ta——空气人炉温度(℃)；
燃料入炉温度（℃）；
t雾化剂入炉温度(℃);
th——排灰温度(℃);
tm最高燃烧温度(℃)；
tp——出口烟气温度(℃);
til、ti2
一系统原始温度（℃）；
分别为被加热物料进、出口温度(℃）；Vo—理论空气量（kg空气/kg燃料或kg空气/Nm2燃料）；V——空气量(Nm2/kg燃料或Nm2/Nm2燃料);Vg—烟气量(Nm2/kg燃料或Nm2/Nm2燃料）;V。—烟气在温度区间0～t，的平均比热容[kJ/(℃·kg)燃料或kJ/(℃·Nm3)燃料];wy
一燃料应用基水分含量（%）；
X；原料或产物中各组分的分子分率或体积分率，≤1；α—过剩空气系数，无因次；
n—热效率(%)。
2.2.1设计热负荷按式(2.2.1)计算：2.2设计热负荷
Q=1.15(Q1+Q2)
2.2.2物料升温或气化的吸热量按式(2.2.2-1)计算：Q1
无相变的物料吸热量按式(2.2.2-2)或式(2.2.2-3)计算：Q;= G(I2 - Ia)
Q;=GrC（ti2-ti）
有气化的液体物料所吸收的热量按式(2.2.2-4)计算：Q; = G[e· Iiv + (1 - e)Ii2- Iiu]2.2.3物料化学反应吸热量按式(2.2.3-1)或式(2.2.3-2)计算：Q2 = G[(X; · AH,)产物 -(X; · AH,)原料」Q2= G[(X;·AHes)原料-(X;·Hei)产物]原料燃烧热
2.3供给热量
2.3.1供给热量按式(2.3.1)计算：产物燃烧热
Q=Qd+Q.+Q+Qs
对于气体或液体燃料，若燃料和空气均不预热且不使用雾化剂时，可近似取Qi=Qd。2.3.2空气人炉显热按式(2.3.2-1)或式(2.3.2-2)计算：Qa= Va·Ca'ta
Qa=α·VoIa
空气人炉显热也可按图2.3.2查得。2.3.3液体或气体燃料人炉显热：1液体或气体燃料入炉显热按式(2.3.3-1)计算：Qf=Cr'tf
2式中液体燃料比热容按式(2.3.3-2)计算：C=1.737+0.0025tf
3气体燃料比热容按式(2.3.3-3)计算：(2.2.1)
(2.2.2-1)
(2.2.2-2)
(2.2.2-3)
(2.2.2-4)
(2.2.3-1)
(2.2.3-2)
(2.3.2-1)
(2.3.2-2)
(2.3.3-1)
(2.3.3-2)
Cf=0.04[0.31(C0+H2+O,+N2)+0.38(CH4+CO+H2S+H2O)+0.5CmHmJ(2.3.3-3)式中各符号分别为各组分的体积百分数。2.3.4雾化剂带入的有效热量按式(2.3.4-1)或式(2.3.4-2)计算：雾化剂为气体时：
Qs=Cs'tsG
(2.3.4-1)
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