焰对炉壁的有效辐射，qyx2——炉壁对火焰的有效辐射；al——炉膛黑度。
4. 何谓炉膛黑度？引出它有何意义？请从有效辐射的定义和Stephan-Boltzmann定律导出
室燃炉的炉膛黑度表达式。
答：炉膛黑度是对应于火焰有效辐射的一个假想的黑度。
444对于室燃炉，由传热方程Q?axtFl?0Thy?Tb和Q?Fl?al?0Thy，令二者相等，则有
??
axt?Tb4al??1?4???Thy??Tb41?1?4????????1?1?1?Thy???a?ab?hy?4qyx1?al?0Thy????火焰的有效辐射
炉壁对火焰的有效辐射
4qyx2?ab?0Tb4??1?ab?al?0Thy??而
qyx1?qyx2qyx14
代入后，整理得
?Tb??T?hy?????al?1?????ab??1?????al??1?al?1????1?1?ab???????1??a??hyab??1?11?????1???1??a?aabl?hyab??ahy???1?1alal?1???1?ahy??ahyahy???133
?ahy
5. 辐射受热面的有效角系数x、热有效系数?和污染系数?的定义如何？三者之间的关系
怎样？
答：有效角系数x：x?投射到受热面的热量
投射到炉壁的热量受热面吸收的热量
投射到炉壁的热量
热有效系数?：?=
污染系数?：?=受热面吸收的热量
投射到受热面的热量三者的关系为：?=x?
6. 计算火焰中炭黑粒子的辐射减弱系数的公式为
??CT1''Kth?0.3?2????1.6?0.5?ar
?1000?Har''l说明炉膛出口过量空气系数、炉膛出口烟温及燃料中碳氢比的影响。
答：从公式中可以看出：炉膛出口过量空气系数越大，Kth就越小，当?l''=2时，Kth=0。炉膛出口烟温越高，炉内温度越高，CmHm分解的越多，Kth就越大。燃料中碳氢比越高，炭黑粒子的浓度就越高，Kth就越大。
7. 炉膛负荷的变化怎样影响炉内换热的大小及炉膛出口烟温的大小？
答：运行中锅炉负荷的变化会引起燃料消耗量的变化，炉内温度场随之改变，导致炉内辐射换热量的改变，但是炉内辐射换热量的变化幅度并不等同于燃料量的变化幅度。当锅炉负荷增加时，火焰平均温度的增加大于辐射换热量的增加，炉膛出口烟焓必然增加，炉膛出口烟温升高。
8.请说明确定炉膛出口烟温的原则，并请给出各锅炉炉膛出口烟温的推荐值。 答：确定炉膛出口烟温的原则：
（1）保证锅炉辐射受热面和对流受热面工作的可靠
燃用固体燃料时，以受热面不结渣为为限，一般应小于TD。燃用液体和气体燃料时，无结渣问题，主要受经济性的限制，但炉膛出口烟温不能太低，否则炉内平均温度水平降低，影响着火的稳定和燃尽。 （2）技术经济性的要求
炉膛中辐射传热量与火焰的温度的四次方成正比，在高烟温区中辐射传热的效果优于对流传热，因此，若吸收相同的热量，采用辐射传热可以节省受热面积和金属消耗量。
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但过多地增加辐射受热面后，炉膛出口温度降得太低，亦即炉内温度水平较低，这不仅影响燃烧的顺利进行，而且辐射热负荷的减低，节省金属的优越性不能充分体现。
因此，若较高辐射受热较少，对流受热面就须很多，但较低辐射受热较多，对流受热面就也减少不了很多。
故有最佳值使得二者和为最小。 我国热力计算标准方法中推荐，小型锅炉燃用固体燃料时，炉膛出口烟温不宜低于950℃。对于燃用固体燃料的大中型室燃炉，比较经济合理的炉膛出口烟温约为1200℃，燃用气体燃料时，因其火焰发光性较差黑度较小，辐射传热效果差，而对流受热面没有飞灰磨损的限制，将用较高的烟气流速，以获得较大的对流传热系数，炉膛出口烟温可提高到1400℃左右。
9.一台锅炉运行时，影响炉膛出口烟温的因素有哪些？是怎样影响的？为什么？ 答：影响炉膛出口烟温的因素：
（1）燃烧器型式及布置位置。燃烧器型式及布置位置不同，将会明显地改变炉内火焰中心的位置，当火焰中心提高时，炉膛出口烟温升高。
（2）受热面的多少。若炉膛辐射受热面增加，将使炉膛出口烟温降低。
（3）炉膛形状系数。炉膛形状对炉膛传热过程有影响，而且主要反映在对炉内温度场的影响上。
（4）受热面积结渣和积灰程度的变化。程度严重时，恶化炉内传热过程，造成炉膛出口烟温升高。
（5）锅炉负荷变化。当锅炉负荷增加时，火焰平均温度的增加大于辐射换热量的增加，炉膛出口烟焓必然增加，炉膛出口烟温升高。
（6）过量空气系数的变化。过量空气系数增加，送入炉内的吸热性介质增多，烟气的热容量增大。如果过量空气系数增加较多，送入炉膛的空气被加热到火焰的温度所吸收的热量大于因炉内烟气平均温度的降低而减少的辐射换热量，炉膛出口烟温下降；如果过量空气系数过小，则炉膛出口烟温上升。
（7）烟气再循环。部分烟气进入炉膛后可以改变炉膛烟气的平均热容量，降低炉膛烟气的平均热容量，降低炉膛烟气的平均温度，改变炉膛受热面的热负荷，控制炉膛出口烟温。再循环延期送入的位置不同，再循环烟气量不同，对炉膛出口烟温的影响也不同。
10.说明对流受热面的传热过程。哪些受热面是锅炉的对流受热面？其传热有何特点？ 答：对流受热面的传热过程：就一圆管来说，可分为如下三个环节：
（1）从热流体（烟气）到壁面高温侧的热量传递。由于积灰，管外壁上有灰层，实际上是热流体向灰层外表面放热。
（2）从壁面高温侧向低温侧的热量传递。
（3）从壁面低温侧向冷流体的热量传递。由于有结垢，实际上是垢层表面对冷流体的放热。
锅炉的对流受热面：对流管束、防渣管束、过热器和再热器的对流部分、省煤器及空气预热器。布置在炉膛出口的半辐射式过热器。 对流受热面具有以下特点： （1）对流传热方式为主；
（2）由于烟气中含有三原子气体及飞灰，因此受热面还接受烟气的辐射放热，为一复合传热过程。
（3）布置在炉膛出口处的对流受热面还接受来自炉膛的辐射热 。
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第10章 受热面污染、腐蚀、磨损及振动
1. 结渣、沾污、腐蚀及磨损会给锅炉工作带来哪些问题？
锅炉内结渣、沾污、腐蚀及磨损所引起的主要问题有：
（1） 污染、结渣会降低炉内受热面的传热能力。灰污在受热面沉积后，由于其导热系数很低，热阻很大，一般污染数小时后水冷壁的传热能力会降低30％～60％，使得炉内火焰中心后移，炉膛出口烟温相应提高．由于炉膛出口烟温提高，使得飞灰易粘结在对流和屏式过热器上，引起过热器的沾污和腐蚀。积灰会使省煤器和空气预热器堵塞、传热恶化，从而提高排烟温度，降低锅炉运行经济性。
（2） 由于总的传热阻力增大，会使锅炉可能无法维持在满负荷下运行，只好增加投煤量，引起炉膛出口烟温进一步提高，使灰渣更容易粘在受热面上，形成恶性循环，导致发生一系列锅炉恶性事故，如过热器、省煤器管束堵灰、爆裂，空气预热器大量漏风，出渣系统堵死．烟温升高还会导致蒸汽过热汽温偏高，使金属管子处超温运行状态。
（3）在高温烟气作用下，粘结在水冷壁或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀。
（4）只能低负荷运行、增加检修工作量或者被迫停炉检修而造成巨大的直接及间接的经济损失。
2. 结渣的基本条件是什么?何谓灰的结渣特性指标?
当灰熔点较低，而炉膛中及出口处的烟气温度又很高时，飞灰呈熔状的粘结颗粒，碰到受热面后即粘结在管壁上。
灰的结渣特性指标包括：碱酸比B/A、硅铝比、结渣指数Rt和Rs。
3. 说明各种积灰的形成过程、机理、影响因素和减轻措施。
（1）干松灰的积聚过程完全是一个物理过程，灰层中无粘性成分，灰粒之间呈现散状态，易于吹除。
促使飞灰沉积在管壁上的作用主要有：机械网罗作用、分子间的吸引力、热泳力作用、 静电吸引力作用。
影响干松灰积聚的主要因素有：烟气流速及粒子直径分布、管子直径、管子节距及管束的布置方式、灰粒浓度。
减轻或防止干松灰积聚的措施主要有： ① 设计时采用足够高的流速，一般不能低于5~6m/s。 ② 采用小管径，错列、紧凑布置（减小纵向节距）的管束。 ③ 正确设计和布置吹灰装置，并确定合理的吹灰间隔时间和一次吹灰的持续时间。
（2）高温粘结灰
高温粘结灰的形成机理大致是这样的：
① 以燃料灰分中的碱金属的氧化物，在燃烧时升华，升华灰非常细小，靠扩散作用到达，并冷凝在管壁上。
② 冷凝在管壁上的碱金属氧化物与烟气中三氧化硫反应形成硫酸金属。钢管壁面上的催化作用，使得烟气中的SO2在氧化成SO3的同时，形成硫酸盐。
③ 硫酸盐与飞灰中的氧化铁Fe2O3及烟气中的三氧化硫反应，形成复合硫酸盐Na2Fe(SO4)3、K3Fe(SO4)3；也与飞灰中的氧化铝，形成Na3(AlSO4)3、K2(AlSO4)3，这些反应
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