一招教你快速计算工业炉炉衬厚度、外壁温度、导热强度等基本数据！

在工业炉中，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壁，在炉衬内，热量则以传导的方式自内壁传至外壁。

在进行炉衬传热计算时，为简化计算，一般根据实际情况作下列假定：

1.炉衬的导热是稳定的，即热流量(或热强度)不随时间而变化;

2.炉衬的导热是一维的，即热量只沿等温面的法线方向传递;

3.各层材料的导热系数是常数，并等于每层材料两侧壁温的平均温度下的导热系数;

4.各层之间的接触非常 好，以致于两层的接触面上具有相同的温度。

进行炉衬设计时，一般根据工业炉的操作温度(热面温度)先预选耐热、绝热材料，再选择冷面温度，确定为满足系统设计要求各种材料的厚度。

冷面温度是决定整个炉衬设计经济性的最主要变量。冷面温度的选择应根据减少工业炉散热损失，降低生产及基建投资费用等诸方面因素综合考虑确定。一般连续操作型高温工业炉的冷面温度以选择60～70℃为宜。在炉衬的传热计算中涉及许多变量，为简化计算，引入“热阻”概念，从而将炉衬厚度和材料导热系数两个变量合并为1个变量。

(，δ为炉衬厚度，λ为炉衬材料的导热系数)

工业炉炉衬的热阻对热损失有重要的影响，外界条件(环境温度、风速或炉墙表面反射率)的任一变化均会造成工业炉热损失的增大或减小，而衬里的“热阻”则起阻滞作用，使这一影响减小。衬里热阻值越大，则工业炉热损失受外界的影响就越小。

界面温度问题。当工业炉采用复合炉衬结构时，所谓的界面温度即是指耐热材料(热面层)与绝热材料(背材层)交界面处的温度。最佳的炉衬设计应要求耐热层材料以最小的厚度使界面温度降至所用绝热材料的允许长期使用温度，以便取得最佳的经济效益。绝热材料的允许长期使用温度一般比其极限使用温度低100～200℃。

为用图解法快速确定炉衬厚度及相应的热工计算，特绘制在假定ta=20℃，无风条件下，平壁炉墙内外壁温度(t1、tn)与炉墙热阻的关系，见图1所示和当ta=0、10、20、30℃时，平壁炉墙散热强度q与外壁温度tn的关系，如图2所示。

图1  平壁炉墙内外壁温度与炉墙热阻的关系

本图按大气温度ta=20℃，无风计算

图2  炉外壁散热系数及散热强度

此外，还绘制了常用耐火砖导热系数，如图3所示;常用耐火保温材料导热系数图，如图4所示;常用保温材料的导热系数图，如图5所示。

图3 常用耐火砖导热系数
γ为材料的相对密度

图4  常用耐火保温材料导热系数

图5 常用保温材料的导热系数

以下为平壁传热的常用计算公式：

以上分别为式1、式2、式3。下文的案例计算中会用到这三个公式。

这些一般在炉衬设计或者是下游采购用户不知道应该用耐温多高的耐火材料制品时，可用此方法进行计算。