蓄热式钢包烘烤钢包内传热分析11

《蓄热式钢包烘烤钢包内传热分析11》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《冶金能源》2007.4蓄热式烧嘴钢包烘烤的传热分析王剑徐正吕英华王东孙维祥赵炜本钢设备备件处中钢集团鞍山热能研究院鞍钢设备处摘要通过对钢包建立传热模型，对钢包内的烟气进行传热分析，最终确定烟气进入蓄热体前的温度，为烘烤设备的设计提供参考。关键词蓄热式钢包烘烤传热分析TheanalysisofhearttransferofregenerativeburnerintheprocessofladleroastWangJian[1]XuZheng[2]LuYinghua[2]WangDong[2]SunWeix

2、iang[3]ZhaoWei[3]（1.BenXiIron&SteelGroupCorporation,（2.SinosteelAnshanResearchInstituteofThermo-Energy（3.AnShanIron&SteelGroupCorporation)Abstract:Baseonthemodelofhearttransferintheladle.Thearticleanalyzedthehearttransferofexhaustgasinladle.Thisresultcanb

3、eusedfortheoptimaldesignofregenerativeheatexchangedevice.Keywords:regenerativeheartladleroasthearttransferanalysis现在蓄热式钢包烘烤已经在钢铁冶金行业中广泛应用，它采用蓄热式燃烧原理，让空气或煤气通过被烟气加热的蓄热体，使空气或煤气达到较高温度，充分利用烟气余热，从而达到节能的效果。了解钢包内的传热规律，对优化烘烤设备，提高烘烤效率都有很重要的参考作用。1建立物理模型为了简化计算，钢包可以看作

4、内部附有等厚均匀耐火材料的无缝无孔的圆筒[1]；空气被蓄热体加热后经烧嘴喷射入钢包内，与煤气混合燃烧，燃烧的烟气沿钢包内壁流动，然后经另一烧嘴排出。物理模型建立的结果如图1，本文建立的传热模型，需要有几个假设：1假设空气与煤气燃烧后，燃烧产物以一定速度沿钢包内壁表面匀速运动；2钢包内壁到钢包外表面温度为连续指数分布；3钢包内每一时刻都处于热平衡状态；4钢包盖下表温度与钢包内壁大体相等；5蓄热体内温度近似与时间成线性变化[2]，如图2。~7~图1简化后的钢包形状D－钢包外径H－钢包高度h－钢包耐火材料平均壁

5、厚图2烟气和空气温度随时间的变化2钢包内传热过程的计算2.1钢包的热容量钢包主要蓄热材料是钢包的耐火材料，因此求钢包热容量可以近似简化为求钢包耐火材料的热容量。耐火材料体积：式中－钢包外径－钢包高度－钢包耐火材料平均壁厚~7~初始温度时钢包热容图3钢包壁热容量分析如图3所示，水平轴为钢包内壁到外壁的距离，为中间的某面，是基于此面的一个微元；竖直轴为钢包内壁到外壁的温度分布（指数规律），为钢包内壁温度，为钢包表面温度（常数），为处的温度，其表达式为。那么中间的微元dx在温度t时的热容量为：式中－耐火材料比热

6、－耐火材料密度－耐火材料总面积，其值为。这样钢包内壁温度为时，总热容量便可以写为：同理，钢包内壁温度为时：钢包耐火材料从温度到时的总吸热量（热容量）为：~7~2.2煤气消耗量和燃烧温度如果煤气的热值为，热量损失率为，那么煤气的平均消耗量就为。当空气系数为时，就可以求出烟气的产量及成分。此时，燃烧温度可以求得为式中－空气流量－烟气流量——空气平均温度－燃烧温度－温度时空气平均比热－温度时烟气平均比热2.3烟气在钢包内的传热烟气在钢包内向钢包内壁传热包括两个部分：(1)对流传热，(2)辐射传热。它们的总传热量

7、就是烟气在钢包内流过时传递给钢包的热量。(1)对流传热气流在平面表面流动时的对流传热的努歇特准数[3]为式中Re——雷诺准数Pr——普朗特准数在所建传热模型中由于认为烟气是沿钢包表面流动的，所以钢包内烟气对流传热可以表示成：式中——传热系数——钢包内表面积——定性尺寸——钢包壁与烟气的温差（2）辐射传热气体对钢包的辐射传热与温度有关，用灰度气体辐射传热公式[3]表示为~7~式中——钢包内表面积——烟气发射率——烟气吸收率——烟气的平均温度——钢包内壁的平均温度这里认为钢包盖温度与钢包内壁大体相等。（3）烟

8、气在钢包内总放热量。烟气在钢包内总传热量为对流传热和辐射传热的总和，即根据热平衡，烟气流经钢包后，出口的温度为因为不是显式表达式，所以在进行计算时需要用到迭代的方法。当，，，钢包外表温度150℃，内壁温度在15min内从800℃升高到1200℃时，用前述方法计算的结果绘制成图4曲线。曲线的横坐标为空气系数，纵坐标分别为烟气出口温度，最高空气温度，燃烧温度，平均空气温度和传热效率。~7~燃烧温度烟气温度空气入口温度空气平均温度传