环形加热炉管坯加热二维传热数学模型的研究

《环形加热炉管坯加热二维传热数学模型的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、文章编号:1001-6988(2005)03-0004-04体彬加致炉管坯畑熬二確传熬救修模憂的科究苏福永I,张旦天2,温治-张立忠彳，张华2(1.北京科技大学热能工程系，北京100083;2・天津钢管有限责任公司，天津300301)摘要:以某公司环形加热炉为研究对象，建立了管坯加热过程二维传热数学模型，并进行了数值解析。同时开发了计算机数值仿真系统,对管坯在炉内的加热过程进行了数值模拟，并利用现场实验数据对所建立的数学模型进行了验证。结果表明:所建模型是止确可信的，可以作为离线数值仿真优化计算的基础。关

2、键词：环形加热炉；数学模型；数值仿其中图分类号：TF062文献标识码：AStudyonTwo-DimensionHeatTransferProcessMathematicalModelfortheAnnurlarFurnaceofSteelTubeSUFu-yong*,ZHANGDan-tian2,WENZhi1,ZHANGLi-zhong2,ZHANGHua2(1.BeijingUniversityofScienceandTechnology,Beijing100083,China;2.TianjinP

3、ipeCorporationLtd.,Tianjin300301,China)Abstract：Takingtheaimurlarfiimat^eofsteeltubefortheresearchobject,amathematicalmodelforthero・taryfurnaceofsteeltubehasbeensetup>whichhasbeencalculatednumericallyandthesametimeacomputersimulatingsystemhasbeendevelope

4、d.Thenumericalresultsofthemathematicalmodelarecomparedwiththemeasureresults,andshowthatthematliematicalmodeliscorrectandreliableandcancarryonalotofoff-linesimulatingop・timalcalculations.Theworkdonehasveryimportancemeaningforoptimizingheattechnology・Keywor

5、ds：annurlarheatingfurnace;niatheniaticalmodel;numericalsimulation1前言环形加热炉是钢管生产中的重要热工设备，其装备水平和操作水平直接影响到产品的产於、质凤及成本⑴。环形加热炉最适合加热轧管机组的圆管坯，它适用于多种料坯规格的加热要求。本文针对某公司管坯环形加热炉的实际情况开展研究，建立了环形加热炉管坯加热过程二维传热数学模型，并利用“黑匣子”实验对所建立的数学模型进行了验证，在此基础上对管坯在炉内的加热过程进行了详收稿日期：2005-01-

6、16作者简介:苏福永(1982-),男，硕士研究生，主要从事热数学模型方面研究.细的数值模拟计算，为环形加热炉技术改造和优化加热工艺制度的制定奠定了坚实的理论基础。2环形加热炉管坯二维传热数学模型2.1环形加热炉简介研究对象为某公司环形加热炉,其炉膛平均直径为48m,有效宽度为5.12m,最大产量为80t/h,最大装出料频率为130根/h,管坯从室温加热到1280弋左右。环形加热炉沿炉长分为9个控制段，从装料门起头两段为预热段，中间3段为加热段，最后4段为均热段，在每段都装有侧烧嘴。2.2基本假设1）炉

7、温在所分的炉段内按线性变化，且近似认为炉温均匀一致，忽略其沿炉长方向各段之间的辐射换热，即按“分段零维”的“准一维模型”计算2叽2）近似认为炉气温度和热电偶所测得的炉温相一致。3）炉墙和炉顶视为辆射绝热面，且炉墙、炉顶和炉底及管坯的黑度均为常数。4）炉底分成与管坯接触和不与管坯接触两部分，忽略它们间的横向传热，见图lo5）忽略管坯沿长度方向的传热，即认为管坯为无限长圆柱的二维对称不稳态传热问题，并忽略管坯表面氧化放热对传热过程的影响。图1炉底传热过程划分示意图2.3数学模型2.3.1炉膛辐射换热数学模型环

8、形加热炉内的传热主要表现为各个面间的辐射换热和炉气与各面间的对流换热，为了准确计算炉膛内各面间的辐射换热量，本文采用建立辐射网络图的方法进行计算。图2为由管坯右面、管坯左面、炉底、炉衬和炉气组成的辐射网络图。图2由伶坯、炉丿虑、炉衬和炉气组成的辐射网络图根据图2可写出各结点的热平衡方程:仇1-JJ2-Eg—K】+心2+陥Jz•Ji人-Ji心3*尺1,4Ji-J2乓-Ji尺1,2+R2,昌J3-J2丿4-丿2^2,3+&,4