翟家海

摘 要：運(yùn)用兩種計(jì)算方法量化分析了某種連續(xù)作業(yè)爐高溫區(qū)爐墻各層的溫度分布，驗(yàn)證了爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，給連續(xù)作業(yè)爐高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算提供了參考。

關(guān)鍵詞：爐襯；耐火材料；溫度分布

中圖分類(lèi)號(hào)：TK12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

概述

隨著科技的快速發(fā)展，工程材料、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、粉末冶金等產(chǎn)品已開(kāi)始了廣泛的應(yīng)用研究。這些材料、產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)要求在1700℃左右、甚至更高的溫度下燒制。一般的火焰爐易造成被燒結(jié)材料、制品的污染、氧化等，故對(duì)爐子的結(jié)構(gòu)型式及特性提出了更高要求，也對(duì)耐火和隔熱材料的布置與計(jì)算提出了新的技術(shù)要求。本文對(duì)高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算方式給出了積極的參考意見(jiàn)。

1 材料布置與材料特性

高溫室內(nèi)層磚由高純剛玉磚構(gòu)成，從內(nèi)向外依次降低耐火材料的等級(jí)，即依次采用高純剛玉磚→氧化鋁空心球制品→輕質(zhì)高鋁磚。

2 穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下的爐襯溫度計(jì)算

連續(xù)作業(yè)爐達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)后，各處溫度基本上保持穩(wěn)定不變，屬于穩(wěn)定傳熱，可采用穩(wěn)定導(dǎo)熱計(jì)算爐襯的熱損失。在該階段，通過(guò)各耐火材料層的熱流相同。因?yàn)槟突鸩牧系膶?dǎo)熱系數(shù)是溫度的函數(shù)，故采用迭代法進(jìn)行計(jì)算：首先假設(shè)各層耐火材料交界面上的溫度，依次計(jì)算出各層平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，再計(jì)算出熱流密度和交界面溫度的第一次近似值。若與第一次假設(shè)值的相對(duì)誤差大于5%時(shí)，則重復(fù)上述計(jì)算。

以上結(jié)果數(shù)據(jù)，與假設(shè)的平均溫度的相對(duì)誤差小于5%，結(jié)果滿足可信度要求。

實(shí)際上，第一次假設(shè)的平均溫度是非常不準(zhǔn)確的，只能根據(jù)計(jì)算結(jié)果重新調(diào)整假設(shè)值，重新計(jì)算。必要的時(shí)候，采用第二次乃至第三次有限差分法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以得到如圖1所示。

3爐墻內(nèi)部溫度分布計(jì)算及溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率

連續(xù)加熱爐加熱后，各點(diǎn)溫度先后升高，直到建立新的穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)定傳熱狀態(tài)），然而升溫的過(guò)程屬于不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程。通過(guò)不穩(wěn)定傳熱計(jì)算，可以得到一定時(shí)間后爐墻內(nèi)部溫度分布狀態(tài)和溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率，便于制訂工藝條件，核算部件等承受的熱應(yīng)力和溫度，擬訂安全操作規(guī)程。

本例的爐襯是由七層不同的材料組成，我們按多層平壁進(jìn)行有限差分計(jì)算，得到了爐墻升溫曲線及達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后各層的溫度分布圖，如圖2所示。從圖中可知爐襯各層經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的溫度分布狀態(tài)及溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率。經(jīng)核算，各種耐火材料的技術(shù)特性可滿足工藝要求，爐襯的設(shè)計(jì)是合理的。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)某種連續(xù)作業(yè)爐的高溫區(qū)爐襯進(jìn)行了量化分析，運(yùn)用兩種計(jì)算方法得出了爐墻各層的溫度分布，驗(yàn)證了爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，給連續(xù)作業(yè)爐高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]江堯忠.工業(yè)電爐[M].北京：清華大學(xué)出版社，1993.

[2]李紅霞.耐火材料手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[3]王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.endprint

摘 要：運(yùn)用兩種計(jì)算方法量化分析了某種連續(xù)作業(yè)爐高溫區(qū)爐墻各層的溫度分布，驗(yàn)證了爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，給連續(xù)作業(yè)爐高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算提供了參考。

關(guān)鍵詞：爐襯；耐火材料；溫度分布

中圖分類(lèi)號(hào)：TK12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

概述

隨著科技的快速發(fā)展，工程材料、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、粉末冶金等產(chǎn)品已開(kāi)始了廣泛的應(yīng)用研究。這些材料、產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)要求在1700℃左右、甚至更高的溫度下燒制。一般的火焰爐易造成被燒結(jié)材料、制品的污染、氧化等，故對(duì)爐子的結(jié)構(gòu)型式及特性提出了更高要求，也對(duì)耐火和隔熱材料的布置與計(jì)算提出了新的技術(shù)要求。本文對(duì)高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算方式給出了積極的參考意見(jiàn)。

1 材料布置與材料特性

高溫室內(nèi)層磚由高純剛玉磚構(gòu)成，從內(nèi)向外依次降低耐火材料的等級(jí)，即依次采用高純剛玉磚→氧化鋁空心球制品→輕質(zhì)高鋁磚。

2 穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下的爐襯溫度計(jì)算

連續(xù)作業(yè)爐達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)后，各處溫度基本上保持穩(wěn)定不變，屬于穩(wěn)定傳熱，可采用穩(wěn)定導(dǎo)熱計(jì)算爐襯的熱損失。在該階段，通過(guò)各耐火材料層的熱流相同。因?yàn)槟突鸩牧系膶?dǎo)熱系數(shù)是溫度的函數(shù)，故采用迭代法進(jìn)行計(jì)算：首先假設(shè)各層耐火材料交界面上的溫度，依次計(jì)算出各層平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，再計(jì)算出熱流密度和交界面溫度的第一次近似值。若與第一次假設(shè)值的相對(duì)誤差大于5%時(shí)，則重復(fù)上述計(jì)算。

以上結(jié)果數(shù)據(jù)，與假設(shè)的平均溫度的相對(duì)誤差小于5%，結(jié)果滿足可信度要求。

實(shí)際上，第一次假設(shè)的平均溫度是非常不準(zhǔn)確的，只能根據(jù)計(jì)算結(jié)果重新調(diào)整假設(shè)值，重新計(jì)算。必要的時(shí)候，采用第二次乃至第三次有限差分法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以得到如圖1所示。

3爐墻內(nèi)部溫度分布計(jì)算及溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率

連續(xù)加熱爐加熱后，各點(diǎn)溫度先后升高，直到建立新的穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)定傳熱狀態(tài)），然而升溫的過(guò)程屬于不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程。通過(guò)不穩(wěn)定傳熱計(jì)算，可以得到一定時(shí)間后爐墻內(nèi)部溫度分布狀態(tài)和溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率，便于制訂工藝條件，核算部件等承受的熱應(yīng)力和溫度，擬訂安全操作規(guī)程。

本例的爐襯是由七層不同的材料組成，我們按多層平壁進(jìn)行有限差分計(jì)算，得到了爐墻升溫曲線及達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后各層的溫度分布圖，如圖2所示。從圖中可知爐襯各層經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的溫度分布狀態(tài)及溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率。經(jīng)核算，各種耐火材料的技術(shù)特性可滿足工藝要求，爐襯的設(shè)計(jì)是合理的。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)某種連續(xù)作業(yè)爐的高溫區(qū)爐襯進(jìn)行了量化分析，運(yùn)用兩種計(jì)算方法得出了爐墻各層的溫度分布，驗(yàn)證了爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，給連續(xù)作業(yè)爐高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]江堯忠.工業(yè)電爐[M].北京：清華大學(xué)出版社，1993.

[2]李紅霞.耐火材料手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[3]王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.endprint

摘 要：運(yùn)用兩種計(jì)算方法量化分析了某種連續(xù)作業(yè)爐高溫區(qū)爐墻各層的溫度分布，驗(yàn)證了爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，給連續(xù)作業(yè)爐高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算提供了參考。

關(guān)鍵詞：爐襯；耐火材料；溫度分布

中圖分類(lèi)號(hào)：TK12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

概述

隨著科技的快速發(fā)展，工程材料、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、粉末冶金等產(chǎn)品已開(kāi)始了廣泛的應(yīng)用研究。這些材料、產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)要求在1700℃左右、甚至更高的溫度下燒制。一般的火焰爐易造成被燒結(jié)材料、制品的污染、氧化等，故對(duì)爐子的結(jié)構(gòu)型式及特性提出了更高要求，也對(duì)耐火和隔熱材料的布置與計(jì)算提出了新的技術(shù)要求。本文對(duì)高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算方式給出了積極的參考意見(jiàn)。

1 材料布置與材料特性

高溫室內(nèi)層磚由高純剛玉磚構(gòu)成，從內(nèi)向外依次降低耐火材料的等級(jí)，即依次采用高純剛玉磚→氧化鋁空心球制品→輕質(zhì)高鋁磚。

2 穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下的爐襯溫度計(jì)算

連續(xù)作業(yè)爐達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)后，各處溫度基本上保持穩(wěn)定不變，屬于穩(wěn)定傳熱，可采用穩(wěn)定導(dǎo)熱計(jì)算爐襯的熱損失。在該階段，通過(guò)各耐火材料層的熱流相同。因?yàn)槟突鸩牧系膶?dǎo)熱系數(shù)是溫度的函數(shù)，故采用迭代法進(jìn)行計(jì)算：首先假設(shè)各層耐火材料交界面上的溫度，依次計(jì)算出各層平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，再計(jì)算出熱流密度和交界面溫度的第一次近似值。若與第一次假設(shè)值的相對(duì)誤差大于5%時(shí)，則重復(fù)上述計(jì)算。

以上結(jié)果數(shù)據(jù)，與假設(shè)的平均溫度的相對(duì)誤差小于5%，結(jié)果滿足可信度要求。

實(shí)際上，第一次假設(shè)的平均溫度是非常不準(zhǔn)確的，只能根據(jù)計(jì)算結(jié)果重新調(diào)整假設(shè)值，重新計(jì)算。必要的時(shí)候，采用第二次乃至第三次有限差分法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以得到如圖1所示。

3爐墻內(nèi)部溫度分布計(jì)算及溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率

連續(xù)加熱爐加熱后，各點(diǎn)溫度先后升高，直到建立新的穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)定傳熱狀態(tài)），然而升溫的過(guò)程屬于不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程。通過(guò)不穩(wěn)定傳熱計(jì)算，可以得到一定時(shí)間后爐墻內(nèi)部溫度分布狀態(tài)和溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率，便于制訂工藝條件，核算部件等承受的熱應(yīng)力和溫度，擬訂安全操作規(guī)程。

本例的爐襯是由七層不同的材料組成，我們按多層平壁進(jìn)行有限差分計(jì)算，得到了爐墻升溫曲線及達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后各層的溫度分布圖，如圖2所示。從圖中可知爐襯各層經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的溫度分布狀態(tài)及溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化率。經(jīng)核算，各種耐火材料的技術(shù)特性可滿足工藝要求，爐襯的設(shè)計(jì)是合理的。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)某種連續(xù)作業(yè)爐的高溫區(qū)爐襯進(jìn)行了量化分析，運(yùn)用兩種計(jì)算方法得出了爐墻各層的溫度分布，驗(yàn)證了爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，給連續(xù)作業(yè)爐高溫室耐火與隔熱材料的布置與爐襯溫度計(jì)算提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]江堯忠.工業(yè)電爐[M].北京：清華大學(xué)出版社，1993.

[2]李紅霞.耐火材料手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[3]王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.endprint