燃气工业炉炉膛热交换计算方法

网站编辑：admin │ 发表时间：2025-03-11 │

在工业炉中，由于工艺及热工制度的不同，不同炉子的炉膛热交换也不同。某些炉子甚至同一炉膛内不同地带也有不同的热交换。在间歇式炉中，同一地带因时间不同存在着不同的热交换。因此，在热交换计算中，一定要按炉窑的实际工作情况具体分析后计算。

由于上述原因，工业炉内热交换是比较复杂的，有时难以从理论上完全分析清楚，但在工程上可根据某些近似炉子工作状态下的假定条件，按传热的基本理论进行炉内热交换计算，并按实际情况进行修改。

此次将重点说明当炉气温度和黑度在整个炉膛中呈均匀分布时，连续式加热炉炉膛辐射热交换的计算方法。在这种均匀辐射传热的情况下，炉气向每m²炉壁或物料的辐射热量均等于ε₁σ₀T ₁⁴  ，其中ε₁为炉气黑度，T₁为炉气绝对温度。实际上，炉气分布绝对均匀是不可能的。但是有些炉子的情况与此相接近，或者以炉气均匀分布为其理想情况。因此，分析这种情况下的炉膛热交换是有现实意义的。为了简化起见，在分析和推导炉膛辐射热交换的计算公式时作了如下的假定：

第一，炉膛是一个封闭体系；

第二，炉膛内各处的气体温度都相等；

第三，炉壁和物料表面的温度都是均匀的；

第四，从炉膛和物料表面反射出来的射线密度都是均匀的；

第五，气体对辐射射线的吸收率在任何方向上都是一样的；

第六，气体的吸收率等于气体的黑度，其值只决定于气体温度；

第七，炉壁和物料表面都具有灰体性质，即黑度不随温度而改变；

第八，气体以对流方式传给炉壁的热量，恰等于炉壁对外的散热量，即在辐射热交换中炉壁的热量收支相等。

在上述假设条件下，可导出炉气和物料之间辐射热交换公式为

式中Q₂------炉气对物料之间的辐射热交换量，即金属所得的辐射热（W）；

     C------导来辐射系数（W/ m²*K⁴），其值小于5.67；

     T₁------炉内温度（K）；

     T₂------物料温度（K）；

     F₂------物料的辐射换热面积（m²）。

十分明显，炉膛辐射热交换计算的主要内容是确定导来辐射系数。

在分析和推导炉膛热交换的计算公式时，公式中所有的符号统一为：T代表绝对温度，ε代表黑度，代表角系数，F代表辐射换热面积，Q代表热流量。各种符号的下脚码1、2、3各代表炉气、物料、炉膛，例如角系数₃₂代表炉膛对物料的角系数。