锅炉管壁温度的计算

锅炉受热面壁温工况是保证锅炉可靠工作的首要因素之一，所有受热面的壁温必须低于材料的最高允许温度。

锅炉受热面的正常壁温工况取决于三个条件：一是保证金属材料具有足够的机械强度；二是限制因温度过高而在管壁表面形成氧化皮，三是不允许出现管壁温度的长久波动。

随着管壁温度升高，金属强度下降，金属材料的使用寿命也随之缩短。

锅炉受热面外表面处于具有腐蚀性的烟气中，当受热面外壁温度升高到某一数值时，会在管子外表面形成氧化皮，导致材料的结构发生改变。金属的氧化速度主要取决于温度，温度越高，氧化速度越快。 因此还应校核受热面管外壁温度。

不论何种形式的管子都处于不均匀受热状态，管壁内部温度场是三维分布，任意两点之间都存在温差，沿管子高度、圆周及径向三个方向都有热量的交换。

如何计算：

沿圆周均匀受热时圆管的管壁温度：

t_nb=t_gz+Δt₂          

t_wb=t_gz+Δt₂ +Δt_gb    

t_b=t_gz+Δt₂+½Δt_gb   

t_nb、t_wb、t_b及t_gz分别是管子内壁温度、外壁温度、管子内外壁平均温度及工质的平均温度，℃

一般受热面管子外壁的热负荷q_w可从锅炉热力计算取用，令管子外径与内径之比β=dw/dn，内壁的热负荷q_n=β*q_w，这样管子内壁温度跟工质温度之差Δt₂ 为：

Δt₂=t_nb-t_gz=q_n/α₂=βq_w/α₂  

q_n、q_w为管子内壁、外壁热负荷，W/m²

α₂ 为内壁到工质的放热系数，W/（m^{2 。}℃）

通常情况下α₂=10²~10³ W/（m^{2 。}℃）

由热平衡原理，稳定状态下通过圆筒壁的总热量与通过外壁传热量相等，即

从式中可以看出，工质的温度t_gz越高，受热面的热负荷q_w越大，管壁至工质的放热系数α₂ 越小，管子的外径和内径的比值β越大，以及金属材料的导热系数λ越小，管壁的温度越高。

金属的导热系数λ与它的材料种类及温度有关。一般随着金属温度的升高，碳钢的λ下降，而高合金钢的λ增加。