Vol.15 No.2 高炉直吹管条件下粉煤热解前的传热分析 ·147· N=2+63Ndw,-u,| (2) 图1为Nu与d。及u。一“，的关系曲线，由图1可知、随d,和“。一4，的增加，Vu 数增加，即使对于小速差u。-u|=5m/s,当d超过60um时、Nu与2的偏差超 过50%。 有了Nusselt数、对流换热量很容易由牛顿冷却定律求得： 2o=A,·(Tg-T,） (3) 式中A。为粒子的表面积，T。和T。分别为热风与粒子表面温度、？为对流换热系数，它 与Nu数的关系为： x=i。/d。·Nu (4) 式中元为热风的导热系数。 1.2粒子与直吹管壁面之间的辐射换热 粒子与直吹管壁面之间的辐射换热量可用下式计算： 2RAD=8ooA.【T/100)-(T。/100)] (5) 式中g。为Stefan-Boltzman常数（等于5.76），T为壁面温度，e为系统黑度。E的 计算非常复杂、它是粉煤浓度、粒径、颗粒黑度、直吹管壁面黑度等参数的函数，目前 没有合适的计算公式，一般取=0.8~0.9。 1.3粒子与粒子之间的碰撞换热及辐射换热 由于粉煤粒子喷入直吹管后，气固两相流动为稀相流。从粒子的体积分数，可以发现 粒子之间的碰撞机会非常小〔”，所以、粒子间的碰撞换热可以忽略。 由于粒子数量众多、粒子尺寸不同、所以粒子间的辐射换热非常复杂。由于只考虑热 解以前的阶段，煤粒的温度不高，相互也很接近，所以粒子间的辐射换热也可忽略。 1.4粒子内部的导热 粉煤粒子由喷枪喷入风口后，立即置身于高温环境中，其表面温度T,迅速上升、而 内部温度则较低。在许多理论预测中都没有考虑颗粒内部的传热(61)，这是不合适的， 尤其对于非常高的加热速度11. 2热解前煤粒子的传热模型 2.1基本假设 假设：(1)煤粒子为球形；(2)热解前粉煤粒子的化学组成和物理特性不变；(3)只 考虑粒了与热风之间的对流换热及粒子与管壁之间的辐射换热；(4)热风温度和壁面温度 是常数；(5)煤粒子初始温度均匀。 2.2传热模型高炉直吹 管条件下 粉煤热解前的传热分析 二 十 图 为 与 。 及 一 的关 系 曲线 ， 由 图 可知 ， 随 和 数 增 加 ， 即 使 对 于 小 速 差 ‘， 过 。 。 二 ， 当 超 过 拼 时 ， 的增 加 ， 夕 。 与 的偏 差 超 有 了 数 ， 。 、 对流换热量很 容 易 由牛 顿冷却定 律求得 一 。 ” 。 一 式 中 」。 为粒 子 的表面积 ， 和 。 分别 为热 风 与粒 子表面温 度 ， “ 为对 流换热 系数 ， 它 与 数的关系 为 “ 一 元 。 ‘ 式 中只 为热风 的导热 系 数 · 粒子与直吹管壁面之 间的 辐射换热 粒子 与直吹 管壁 面之 间 的辐射换热量可 用下 式计算 。 。 一 万叮 。 。 。 ‘ 一 。 式 中 ， 。 为 一 常 数 等 于 ， 、 为 壁 面 温 度 ， 万 为 系统黑 度 。 计算非 常复 杂 ， 它 是 粉 煤 浓 度 、 粒 径 、 颗 粒 黑 度 、 直 吹 管壁 面黑 度等 参 数 的 函 数 ， 没 有合适 的计算公式 ， 一 般取万一 一 同 。 粒子与粒子之 间的碰撞换热及辐射换热 万白勺 目前 由于 粉煤粒子 喷人直吹 管后 ， 气 固两相 流动 为 稀 相 流 。 从 粒 子的体积分数 ， 可 以 发现 粒 子之 间 的碰撞机会非 常小 ， 所 以 ， 粒 子 间的 碰撞换热可 以忽 略 。 由于粒 子数量众多 、 粒子 尺寸 不 同 ， 所 以粒子 间 的辐射换热非常 复杂 。 由于 只考虑热 解 以前的 阶段 ， 煤粒 的温 度不 高 ， 相 互也很 接近 ， 所 以 粒子 间 的辐 射换热 也 可忽 略 。 粒子 内部的导热 粉煤粒 子 由喷枪 喷 人 风 口 后 ， 立 即置 身于 高温 环境 中 ， 其表 面温 度 兀 迅 速 上 升 ， 而 内部温 度 则 较 低 。 在 许多 理论预 测 中都没 有 考虑 颗 粒 内部 的 传热 〔 ‘ ’。 〕 ， 这 是 不 合适 的 ， 尤其对于非 常高的加热速 度 〔 ” ’ 〕 。 热解前煤粒子的传热模型 基本假设 假设 煤粒子 为球形 热解前粉煤粒子 的化学组 成和物理特性不 变 只 考虑粒 子与热风之 间 的对流换热及 粒子 与管壁 之 间的辐 射换热 热风温度 和 壁 面温度 是常数 煤粒子初始温度 均匀 。 传热模型