高爐爐缸冷卻壁的傳熱分析.pdf

1、高爐的壽命已經(jīng)成為衡量煉鐵技術(shù)進(jìn)步的重要指標(biāo)。國內(nèi)外高爐壽命的調(diào)查結(jié)果顯示，影響高爐壽命的一個(gè)關(guān)鍵因素是冷卻壁的冷卻性能和加工質(zhì)量。高爐冷卻壁的本體中設(shè)置有通水水管，工作時(shí)通入的低溫水與管壁作熱交換帶走內(nèi)部熱量，降低或控制爐襯溫度和爐殼溫度，保障爐襯和爐殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本文以現(xiàn)階段使用最廣的光面鑄鐵冷卻壁為研究對(duì)象進(jìn)行以管內(nèi)傳熱為重點(diǎn)的傳熱分析。
　　在冷卻壁的傳熱過程中，水與水管間的對(duì)流傳熱起主要作用。工程中常采用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)

2、算水與管壁之間的對(duì)流傳熱系數(shù)。根據(jù)傳熱學(xué)理論知識(shí)，利用準(zhǔn)則數(shù)關(guān)聯(lián)式也可以計(jì)算水與管壁之間的對(duì)流傳熱系數(shù)表達(dá)式，但是在相同水速下，經(jīng)驗(yàn)公式和準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算的對(duì)流傳熱系數(shù)很不一致，通過兩種算法得到的計(jì)算結(jié)果相差多達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)甚至更多。從高爐爐缸的實(shí)際工作情況來看，經(jīng)驗(yàn)公式具備可用性，但準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式同樣具有理論依據(jù)。本文認(rèn)為造成這種差異的原因在于鑄造冷卻壁時(shí)，為防止鐵水對(duì)水管的侵害，在管外壁涂抹防滲碳材料帶來的熱阻以及鑄造加工時(shí)水管外壁與冷卻壁

3、本體間會(huì)產(chǎn)生的氣隙熱阻，這兩部分熱阻對(duì)傳熱的影響可能在對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式中已包含，而準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式?jīng)]考慮這兩部分熱阻的衰減作用。本文運(yùn)用對(duì)流傳熱理論和ANSYS有限元數(shù)值分析技術(shù)，對(duì)高爐爐缸鑄鐵冷卻壁穩(wěn)態(tài)工況作傳熱學(xué)分析，來驗(yàn)證上述觀點(diǎn)。
　　高爐在短期休風(fēng)、烘爐時(shí)爐缸冷卻壁的管內(nèi)的冷卻水處于層流或過渡流狀態(tài)，經(jīng)驗(yàn)公式在低水速條件下的計(jì)算值過大，顯然不適用，本文仍以鑄鐵冷卻壁為對(duì)象，利用準(zhǔn)則數(shù)關(guān)聯(lián)式推導(dǎo)不同水速狀態(tài)下水與管壁間的對(duì)