工业炉衬里传热计算及其运用
2021-01-07曹彤
工业炉 2020年6期
关键词:设计
曹 彤
(江苏天楹环保能源成套设备有限公司 上海分公司,上海201315)
工业炉是工业生产中的重要设备, 因其内部高温反应,往往需要设置多层衬里结构。而如何进行合理的衬里结构设计,既满足工艺要求,同时减少散热损失,以节约成本,这就需要对工业炉衬里进行传热计算。
一般的传热计算软件操作繁琐,购买成本高;人工笔算一般采用试猜法,对设计经验要求高,计算不够精确,工作量又太大,衬里方案每次调整参数都会造成大量的重复计算工作;图表法同样不精确,而且壁温如果超过图表范围就无法使用。
本文利用Excel 办公软件, 通过预先设定计算表达式,只需要输入基本设计参数,就能立即完成工业炉内衬的多次传热迭代计算, 并由此得到各层分界温度、各层温差、外壁面散热热流密度等参数。
1 基本算法分析
1.1 传热计算分析
因为工业炉内存在剧烈燃烧反应, 燃烧产生工艺气体对流剧烈, 因此可以认为向火面是一个恒温热源,温度为炉内工艺气体的设计工况温度。因为一般的工业炉砌筑内径均超过3 m, 因此衬里内部的传热计算可以参考平板传热,层间温差如下:

式中:Δt—温度差,℃
q—热流密度,W/m2
δ—计算层衬里厚度,m
λ—计算层衬里导热系数,W/(m·℃)
工业炉外壁面与环境之间传热计算, 引入散热系数αs


式中:αs—散热系数,W/(m2·℃)
W—年平均风速,m/s
1.2 Excel 算法设计
本文中采用的算法思路如下,其流程图见图1。
(1)任意假设一个外壁温度值tn0。
(2)利用式(3)计算得到外壁面对环境的散热系数αs。……
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