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。……