[发明专利]一种基于热流耦合分析技术的硫化炉的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及硫化炉设计方法技术领域，具体涉及一种基于热流耦合分析技术的硫化炉的设计方法。

背景技术

在现有的热处理炉的设计方法中，在设计方案的定制问题中，关于热处理炉的传热计算，炉体的尺寸大小，加热功率的供给值等主要是基于经验公式进行估算，也可通过建立电炉工况的热供给模型，对电炉进行热平衡计算，或者查有关电炉的综合技术表中查出。当用经验公式对所设计系统进行估算时，往往与实际系统的运行工况相差很大。而采用热平衡计算方法时，需要计算包括炉子的各种热损耗，把工件加热到工作温度时所需要的有效热消耗、电热元件的尺寸等，同时还要进行必要的热工测试，通常炉内壁及炉衬各层内的温度实测比较困难；而有些热损失很难精确计算，因此由热平衡方法所得到的炉子的热效率的准确度不够精确。而基于从有关电炉的综合技术表查出的数据进行设计的电炉的运行工况与实际期望的工况也会有较大的偏差。这些常规设计思路中所采取的数据基本计算方法的不精准的缺点通常会导致实际设计出的加热炉设备与用户的需求有较大的出入。

发明内容

本发明提供一种设计效果好、技术精确的硫化炉的设计方法。

1、一种基于热流耦合分析技术的硫化炉的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、建立硫化炉热平衡模型；

在进行热平衡测试前，先要划分体系与建立热平衡模型；

步骤二，对现有旧炉进行现场热工测定；

现场工况测试：

测试时炉内工况应处于稳定状态，并要求在所有测点上同步测定，即在同一时期内测定所需的各个参数。

表1 硫化炉稳定状态下特定工况

测定项目和方法如表2所示：

表2 硫化炉参数测试表

步骤三，由现场热工测试所得数据建立旧炉热平衡表；

热平衡表如表3所示：

表3热平衡表

步骤四，建立基于ANSYS仿真软件的单线硫化炉的三维立体模型；

步骤五，基于ANSYS仿真软件CFD模块进行热流耦合分析，设计硫化炉；

步骤六，对设计的硫化炉进行性能评价。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

一种基于热流耦合分析技术的硫化炉的设计方法，包括以下步骤：步骤一、建立硫化炉热平衡模型；步骤二，对现有旧炉进行现场热工测定；步骤三，由现场热工测试所得数据建立旧炉热平衡表；步骤四，建立基于ANSYS仿真软件的旧炉的三维立体模型；步骤五，基于ANSYS仿真软件CFD模块进行热流耦合分析，设计硫化炉；步骤六，对设计的硫化炉进行性能评价。根据本发明的设计方法，具体的数据都由公式独立核算，不会由于经验公式导致数据不准确，数据计算精度高；并且根据现有的硫化炉进行测试，准确性高。

附图说明

图1是本发明的热平衡的模型图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细描述。

参见图1， 一种基于热流耦合分析技术的硫化炉的设计方法，包括以下步骤：

第一步，建立硫化炉热平衡模型；

在进行热平衡测试前，先要划分体系与建立热平衡模型。以炉膛作为体系（“体系”就是确定热平衡的范围，即进行热平衡的对象），以炉体外壳作为体系边界，建立热平衡的模型如图1所示；

第二步，对现有旧炉进行现场热工测定；

现场工况测试：

测试时炉内工况应处于稳定状态，并要求在所有测点上同步测定，即在同一时期内测定所需的各个参数。

表1 硫化炉稳定状态下特定工况

测定项目和方法如表2所示：

表2 硫化炉参数测试表

第三步，由现场热工测试所得数据建立旧炉热平衡表；

电阻炉是将电功率转变为热功率的，两者应相平衡，即电功率基于硫化炉热量的总收入应等于热量的总支出建立热平衡方程式，即

1. 首先计算输入热量：

电热元件供给的热量：

 kJ/h

式中  E——硫化炉所消耗的电能，

P——电加热元件的功率 kw

H——一个测试周期 h；

2. 计算输出热量：

(1) 硫化工件所需的有效热量：

 kJ/h

式中  ——单位时间内硫化工件的重量，即硫化能力kg/h

——线缆入炉出炉时的温度 ℃

——线缆在温度下的比热 kJ/(kg·℃)；