1、化学工业炉阻力计算规定HG/T 20575-95 编制说明为了保证工业炉正常运行，必须连续地把燃烧所需的空气送入炉膛，并将生成的烟气不断引出，这一过程被称之为炉子的通风过程。空气和烟气沿着通道流动时，必然会遇到阻力。空气通道的阻力是指风道入口到进入炉膛(包括通过燃烧器)的全部空气阻力;烟气通道的阻力是指炉膛出口到烟囱出口的全部烟气阻力。炉子阻力计算的目的在于求得通风过程中的流动阻力，选择合理的通风装置，从而保证燃烧过程和炉子工作的正常进行。对于管式加热炉，炉子阻力计算还应包括炉管内流体的阻力计算。根据炉子类型和大小的不同，通风方式可以采用自然通风和机械通风。目前采用的机械通风可分为负压通风、正
2、压通风和平衡通风三种方式。此外，还有其他一些通风形式，例如通过喷射排烟来达到通风的目的。喷射介质可以为蒸汽或压缩空气。采用喷射排烟可以不受烟气温度和烟气含尘量的限制。但是，由于蒸汽和动力消耗过多，在化学工业炉中采用不多。然而，对于间隙操作的炉子，为了能在点火后快速升温，并减少通风设施的基建投资，可以考虑采用喷射排烟。当有些烟囱感到抽力不足时，也可以通过采用喷射器来增加抽力。对于机械通风的炉子，如果突然停电会造成严重的设备和人身事故，那么也可增设喷射排烟设备。一旦突然停电，通过联锁装置起动喷射排烟设备，从而保证安全停炉。利用烟囱中热烟气和外界冷空气的密度差所形成的自生通风力来克服通风过程中的流动
3、阻力，这样的通风方式称之为自然通风。自然通风力的大小取决于烟囱的高度、冷空气和热烟气的温度135 差，以及当地大气压力等因素。自然通风一般仅适用于烟气阻力不大、排烟温度较高的场合e负压通风除利用烟囱外，还在烟囱前装置引风机来克服烟气通道和空气通道的全部阻力。这种通风方式只适用于烟气通道和空气通道阻力不大的场合。如果烟气通道或空气通道阻力很大，采用这种通风方式必然在炉膛、烟气通道和空气通道中造成较高的负压，从而使漏风量增加，降低炉子热效率。正压通风是利用装在空气通道上的送风机来克服炉子通风的流动阻力。正压通风使得炉膛和全部烟气通道都处在正压下工作，因而要求炉子的密闭性好。这种通风方式的优点是消除
4、了炉子的漏风，提高了燃烧强度和热效率z同时送风机送入的是干净的低温空气，相对于负压通风和平衡通风来说，风机的能量消耗较小，使用寿命较长。平衡通风是在炉于的烟、风系统中同时装置送风机和引风机。利用送风机来克服从风道入口到进入炉膛的全部空气通道阻力，而引风机的抽力则是用来克服从炉膛出口到烟囱出口的全部阻力并造成炉膛负压。这种通风方式的优点:既能有效地送入空气，又使炉膛及全部烟气通道均处在合理的负压下运行。因此，与正压通风相比，平衡通风不冒火;与负压通风相比，漏风量较小。编写本规定的目的，是为设计人员在设恍恍学工业炉时，对炉子通风计算以及炉管内流体阻力计算提供一个可遵循的设计原则和计算方法。由于化学
5、工业炉种类繁多，结构不一，所以本规定只考虑化学工业炉的阻力计算。现将规定内容作以下说明:1.本规定所采用的踏程摩擦阻力、横向冲刷管束阻力及局部阻力的计算公式，都是按等温流动的情况下考虑的，即流动介质的粘度和重度为常数。在介质流动过程中如有热交换存在时，则流动介质的粘度和重度将随着通道的不同截面和同一截面的不同位置而发生变化。因此，在有热交换的情况下采用这些公式计算阻力136 时，按理应予修正。但是，考虑到在实用范围内修正前后的数值差别很小;再加上在热力计算中，产生热交换的壁面本身的温度计算也不够精确，因此在计算化学工业炉阻力时，可以不必考虑非等温修正。2.在阻力计算时，应将连续布置的通道分成若
6、干区段，然后将分段求得的阻力全部加起来。通常这样求得的阻力总会有误差，因为前面的阻力会使流动介质在截面上的分布不均，从而使后面区段的阻力发生变化;反过来，在某些情况下后面区段的阻力也会影响前面区段的阻力。除某些连续的90。弯头之外，目前还没有计算这些影响的通用方法。因此，在个别特殊场合下需要精确确定某些阻力元件之间的影响时，应通过空气动力风洞试验。3.本规定中表B.2所列摩擦阻力系数k的数值是根据平均纯对粗糙度、实际遇到的烟气和空气流速以及烟风通道的尺寸由计算求得的。4.由于烟、风通道和炉管的形状及其布置对介质流动时的局部阻力有很大的影响，所以，在进行设计时不仅应从结构考虑选择最简单的形状和布
7、置，而且还应从局部阻力考虑选择最佳形状和布置。5.虽然因通道形状或方向改变而引起的局部阻力损失，实际上总是在多少有一定长度的区段上发生的，但我们仍然假定任何局部阻力都集中在通道的某一给定截面上。这样就可把局部阻力损失看作该区段上的总阻力损失与通道形状和方向不变时的摩擦阻力损失之差。例如，由转弯引起的局部阻力，可以理解为转弯区段的总阻力减去该区段按展开长度算得的摩擦阻力。因此，具有局部阻力的通道区段的总阻力，就是由局部阻力与该区段按展开长度算得的摩擦阻力之和构成的。当计算截面平缓变化的区段摩擦阻力时，应将其长度的一半137 划归截面变化前的区段，另一半划归截面变化后的区段。6.当量长度及阻力系数
8、的数据，由于管件及阀门的加工情况及压头损失的测量装置不同，甚至同一管件或阀门也不一致，因此各方面所发表的数值，用两种方法表示有时会对不起来。一般来说，采用当量长度法计算炉管内流，体的阻力比阻力系数法方便。但是，工业上所用管件及阀门的数据不齐全，某些管件的阻力系数可以查出，而当量长度无法查到，所以在局部阻力计算时，有时可将两种方法结合起来进行。7.在实际设计计算过程中，有时炉管内流体流动阻力的计算不是采取将管路中一个个管件或阀门的数据查齐，然后加起来计算，而是以当量长度法为主，把管路系统看作长度为1.3至2.0倍实际长度的直管来计算总阻力。这种计算方法的精确性有赖于多次实践中积累起来的经验，适用
9、于精确性要求不高的计算中。8.本规定所述的炉管内流体阻力计算是按不可压缩介质来考虑的，对于介质为液体以及通常在实用范围内的气体来说，这样假定是足够的。然而对于气体进出口压力变化较大，且要求精确计算其压力降的场合，就必须考虑气体的压缩性。由于这样情况不多，在此不作具体规定。9.在炉管内有相变化时，液体介质在汽化段逐渐汽化。由于流体的粘度、重度和流速等因素的影响，汽一液两相沿管长的流动是均相流动还是分层流动，这就不易判断了。本规定为了简化计算过程，故假设汽一液两相在汽化段内的流动是均相的。液体介质在汽化段的汽化率沿管长而改变，准确的汽化段内平均汽化率应由积分求得。但是，由于J气化段内的压力、温度和重度沿管长变化的规律不易掌握，所以取初始汽化率与最终汽化率的算术平均值作为平均汽化率。这样求得的汽化段压力降是偏于安全的。138
