多层圆筒非定常稳态传热的计算

论文摘要

本课题的研究背景是高炉内衬耐火材料砌体由于温度过高而造成烧蚀、脱落问题。高炉是钢铁生产中的重要设备。高炉内部是由多层的耐火材料按照一定的规律堆砌而成的。高炉的生产实践表明,高炉在生产过程中内部炉砖存在环裂脱落的现象。炉体在炼铁过程中承受热压和高温,温度过高将损伤炉衬,并加大熔损,降低寿命。因此,准确地预测确定多层圆筒内壁的温度,延长高炉的寿命有重要的技术经济意义根据高炉内衬材料的环状砌筑特点,从传热理论出发,为研究耐火材料内部的温度特征,将高炉内衬环状砌筑体简化为平面轴对称问题。对于环层均匀材料的情况,根据导热理论,把砌体内、外表面的边界条件归纳成内外定温边界、内定温外对流、内对流外定温和内外对流等4种边界条件,推导了多层圆筒非定常稳态传热的温度分布。用MATLAB语言编写了多层圆筒体的温度分布计算程序,并通过编写MATLAB GUI程序,将温度计算实行人机对话,方便操作者使用,完善温度计算。本文的研究结果为研究高炉内衬整体的热应力和炉壁的设计奠定了温度方面的基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 本文研究的主要内容和方法
• 第2章 相关理论
• 2.1 传热学基本理论
• 2.1.1 导热
• 2.1.2 对流
• 2.1.3 辐射换热
• 2.1.4 温度场
• 2.1.5 温度梯度
• 2.1.6 热流密度
• 2.1.7 导热系数
• 2.1.8 热分析的单值性条件
• 2.2 数值分析
• 2.2.1 数值分析研究的对象和内容
• 2.3 MATLAB软件简介
• 2.3.1 MATLAB概述
• 2.3.2 MATLAB语言特点
• 2.3.3 图形用户界面设计
• 第3章 多层圆筒横截面内的温度场
• 3.1 高炉炉缸内衬传热的模型简化
• 3.2 单层无限长圆筒温度分布的一般情况
• 3.3 内外两侧均为定温边界条件
• 3.3.1 单层结构
• 3.3.2 两层结构
• 3.3.3 三层结构
• 3.3.4 多层结构
• 3.4 内侧定温、外侧对流边界条件
• 3.4.1 单层结构
• 3.4.2 两层结构
• 3.4.3 三层结构
• 3.4.4 多层结构
• 3.5 内侧对流、外侧定温边界条件
• 3.5.1 单层结构
• 3.5.2 两层结构
• 3.5.3 三层结构
• 3.5.4 多层结构
• 3.6 内外两侧均对流边界条件
• 3.6.1 单层结构
• 3.6.2 两层结构
• 3.6.3 三层结构
• 3.6.4 多层结构
• 3.7 非线性方程组的求解
• 3.8 计算实例
• 3.9 本章小结
• 第4章 多层圆筒非定常温态传热计算程序
• 4.1 MATLAB程序设计
• 4.2 GUI设计规范
• 4.3 GUI设计界面
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢