基于EXCEL单变量求解的多层圆筒形衬里壁温计算

计 算 出设 备 外壁 对环 境 散 热 量 Ｑ后 即 可计 算 出单 位 长 度
的 筒体 对 外散 热 量 ｑ 。
ｑ ： ⅡＤ０
１ 计算理论
在 焚烧 炉 中 ． 热 量 通过 炉衬 的 传 递 过 程 是 炉 内热 烟 气 的 热 量 通 过 辐 射 和 对 流 的 方 式 传递 给 炉 衬 内壁 。 在 炉衬 内， 热 量 则 以 传 导 的 方 式 自 内壁 传 至 外壁 ， 最后 ， 热 量 又 以 辐 射 和 对 流
Ｌ Ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ Ｏ ⅣＷ ０ Ｒ Ｌ Ｄ ２ ０ １ ７ ／ ６
综合论述
基于Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ 单变量求解的多 层圆 筒形 衬里壁温 计算
张 健 （ 中 江能 源回 收扬州有限公司， 扬州 ２ １ １ ４ ０ ０ ）
【 摘 要】 不 同类型的焚烧炉 ， 考虑到不同因素 ， 其钢壳的需要壁温也不尽相 同， 因而设计前需要根据各层保温材料 的性能和厚度进行传热计算 ，
算公式如下： Ａｔ ｉ ＝ ｑ ｌ ｎ（ Ｄｉ ｗ — Ｄｉ ｎ） ／ （ ２ ￣ ｒ ｋ ｉ ）
的 方 式 自外 壁 传给 大 气 。 当热 面温 度 达 到 稳 定后 ， 系统 将 达 到 热 平 衡 和 稳 定 状 态 。 此 时 热 流 中的传 导 、 辐射 、 对 流 三 者 也 将
式 中： Ｄ — — 设 备 筒体 直 径 ， ／ ｎ 。 对 于各 衬 里 层 ． 每 层 单 位 长 度 的散 热 量 相 等 ， 并且等于 已 计 算 出的 单 位 长 度 的 筒体 对 外散 热 量 ｑ 。 由 此根 据 各 层衬 里
的 结 构 尺 寸 和传 热 系数 即 可计 算 出各 层 的 温差 ，再 根 据 炉 内 温度 ， 便 可 得 出每 层 的 内、 外 壁 温度 以及 炉壁 计 算 温度 ｔ ｎ 。计
达 到 了 平 衡 状 态
一
般 用作 炉衬 的材 料 可 以认 为是 各 向 同性 的 固体 ．在 这
式 中： Ｄ ｉ ｗ —— 第 ｉ 层 衬 里 外壁 直径 ， ｎ ｌ ： Ｄ ｉ ｎ —— 第 ｉ 层 衬 里 内壁 直径 ． ｍ：
ｉ —— 第 ｉ 层 衬 里 的 传 热 系数 ． Ｗ／ （ ｍ ２ ・ Ｋ） 。 由 于 大 多 耐 火 隔 热材 料 的 导 热 系数 与 温度 并 不 是 线 性 关 系， 可将 导 热 系数 表 示 成 温度 的 函数 ：
＝Ａ＋Ｂｔ ＋Ｃｔ ２
种 固体 内 ．任 何 一 点 附 近 的 特 性 和 成 分 并 不 因为 自该 点 引 出 的 方 向 不 同而 有 所 变化 。 此 时 ， 由干 对 称 的 缘 故 ， 一 个 点 上 的 热流是沿着一条与通过该点的等温面相垂直的路径 （ 法 线 方
向） 流动 的。 两等 温 面之 间的 温 度 差 与其 垂 直距 离之 比的 极 限
其计算过程较为复杂 ， 且需要多次迭代 ， 对于此类计算可使用 Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ的单 变量求解功 能， 使计算过程快速、 准确 ， 而且计算的结果罗列清晰 ， 从温 。
【 关键词 】 焚烧炉壁温 ； 多层圆筒形； 砌筑壁温 ； 基于 Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ ； 单 变量求解 【 中图分类－ ￣ － ］ Ｔ Ｐ ３ ９ １ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章 － ￣ － ］ ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ７ ） １ ８ — ０ ２ ７ ３ － ０ ２
值 称 为 温 度梯 度 ， 即
ｄｎ
。
温度 梯 度 是 沿 等 温 面 法 线 方 向 的 向 量 ， 它 的 正 方 向 朝 着 温度增加的方向。 热 流 量 和 热 通量 （ 热 强度 ） 也是有方向的量， 它 们 的 正 方 向 朝 着 温 度 降低 的 方 向 ．它 们 是 与 温 度 梯 度 相 反 的 向 量 。 即 热 流 量 与 温度 梯 度 成 正 比关 系。
式 中： Ｏ — — 设 备 外 壁 对环 境 散 热 量 ， Ｗ， ｍ２ ； ａ ｎ — — 散 热 系数 ， Ｗ／ （ ｍ ・ Ｋ） ； ａ ｎ Ｒ — — 辐射 散 热 系数 ， Ｗ／ （ ｍ ・ Ｋ） ； ａ ｎ Ｃ — — 对 流 散 热 系数 ， Ｗ， （ ｍ２ ・ Ｋ） ： ｔ ｎ —— 假 定 炉 壁 温度 ． ℃： ｔ ｏ — — 环境 温度 ． ｏ Ｃ： ８ — — 设 备 外壁 黑度 ： 卜 风 速 系数 ； ｕ —— 风速 ， ｍ ／ ｓ 。
焚 烧 炉 是 化 工 生产 中常 用的 一 种 化 工设 备 ，其 常 用 来 处 理 生 产 工 艺 中的 焚 烧 工 段 或 用 于 处理 生产 过 程 中产 生 的 一 些 有机 物质 。 如， 硫 磺 制 酸 工 艺 中 的 焚硫 炉 及 废 酸 处 理 ＿ Ｔ － 艺中的 废 酸 焚烧 炉 焚烧 炉是 一 个 燃 烧 室 ， 在 其 内部 进 行 着 剧 烈 的 燃 烧． 因而 焚 烧 炉 炉膛 温度 一般 均 较 高。 不 同 类 型 的 焚 烧 炉 ， 由 于其 内部 燃烧 物 的 不 同 ， 考虑的露点温度或防烫要求不 同， 其 钢 壳 的 需要 壁 温 也 不 尽 相 同 ， 因 而设 计 前 需要 根 据 各层 保 温 材 料 的 性 能和 厚度 进 行 传 热计 算 ， 根 据 各 层 衬 里 的 层 间温 度 、 散 热 量及 内外 壁 温 来确 定最 合 理 的 钢 壳 壁 温 。 传 热 计 算 分 平 壁 和 圆 筒 形 两 种 类 型 。 考 虑 到 焚 烧 炉 内衬 材料 的 传 热 系数 等 性 能值 均 为试 验理 论数 据 ，为保 证 焚 烧 炉 钢 壳 设计 温度 的设 计 误 差 ．其 炉衬 的传 热 计 算按 圆 筒 形 传 热 公 式 进行 热 工 计 算较 为 合 理 。