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，水與水管間的對流傳熱起主要作用。工程中常采用一個經(jīng)驗(yàn)公式來計

2、算水與管壁之間的對流傳熱系數(shù)。根據(jù)傳熱學(xué)理論知識，利用準(zhǔn)則數(shù)關(guān)聯(lián)式也可以計算水與管壁之間的對流傳熱系數(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)式計算的對流傳熱系數(shù)很不一致，通過兩種算法得到的計算結(jié)果相差多達(dá)一個數(shù)量級甚至更多。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，為防止鐵水對水管的侵害，在管外壁涂抹防滲碳材料帶來的熱阻以及鑄造加工時水管外壁與冷卻壁

3、本體間會產(chǎn)生的氣隙熱阻，這兩部分熱阻對傳熱的影響可能在對流傳熱系數(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)用對流傳熱理論和ANSYS有限元數(shù)值分析技術(shù)，對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算值過大，顯然不適用，本文仍以鑄鐵冷卻壁為對象，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