φ1700x7000mm井式炉的温度场模拟研究和优化设计

H砌=3n×(65+2)+67,取整后取n=5，得H砌=1072mm1.2确定炉膛径D工件尺寸为Φ120×1700，装炉量每炉9根,生产率245.3㎏/h,对长轴类工件，工件间隙要大于等于工件直径；工件与料框的间隙取100~200。

D料=4×120×+120+2×（100~200）=999~1199，取D料=1000D砌比D效大100mm至300mm，取D砌=1350mm。

查表[1]得可用砌墙砖为8SL·427·446(A,B,R,r)=(168,190.8,765,675)型轻质粘土扇形砖。

由该砖围成的炉体的弧长为S=πD砌=3.14×1350=4239mm砖的块数为：4239÷168=25.2块，取整后N=25，对D进行修正得：D砌=25×168÷3.14=1350mm，取1350mm选用代号为SND-427-09的扇形搁砖每层搁砖数目为N=πD砌÷50=84.78，取整为84块。

1.3炉口直径的确定D砌=900mmD炉口=660mm H炉口=231mmD 效=1350mm ，由于斜行楔形砖。

d=100~200mm,取d=140mm 则：D 炉口=D 砌 ―2d=1070○1号砖型为8SL •427 •414(A,B,R,r)=(166,196,640,550) 查表可以直接得到D=1070mm,N=20块○2号砖型为8SL •427 •498斜型楔形砖 D 炉口=（74+2）N ，将D 炉口=1070mm 代入，得N=44.2，取整后N=44。

1.4炉口高度的确定按经验，炉口可由斜行楔形砖和三层直行砖堆砌而成。

故H 炉口=（65+2）×3+30=231mm综上所述：D 砌=1350mm ，H 砌=2077mm ，D 炉口=1070mm ，H 炉口=231mm四、炉体结构设计炉体包括炉壁、炉底、炉门、炉壳架几部分。

引用格式：晁奋进, 王少红, 周福强, 等. 声学法重建炉膛温度场研究[J]. 中国测试，2023, 49(9): 31-36. CHAO Fenjin, WANG Shaohong, ZHOU Fuqiang, et al. Study on reconstruction of furnace temperature field by acoustic method[J]. China Measurement &Test, 2023, 49(9): 31-36. DOI: 10.11857/j.issn.1674-5124.2021120042声学法重建炉膛温度场研究晁奋进， 王少红， 周福强， 徐小力(北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192)摘　要: 大型工业锅炉内部燃烧环境恶劣复杂，对于炉膛内温度场的监测具有非常重要的意义。

声学法测温作为一种新型的非接触测温方法，具有传播速度快、测量范围广、不受环境干扰等优点。

为得到炉膛的温度场可视化结果，基于有限元法，利用COMSOL 平台构建炉膛单峰偏斜温度场模型，模拟声波在炉膛内的传播情况，并根据互相关算法计算声波飞行时间，运用最小二乘法和插值算法对炉膛温度场进行还原。

结果表明：运用互相关算法求得的飞行时间和理论飞行时间最大相对误差为0.81%，误差原因在于声源信号的伪前移现象，还原出来的温度场和单峰偏斜温度场模型平均绝对误差为31 K ，具有很好的重建效果。

关键词: 飞行时间; COMSOL; 声学法; 单峰偏斜温度场中图分类号: TB559;TB9文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2023)09–0031–06Study on reconstruction of furnace temperature field by acoustic methodCHAO Fenjin, WANG Shaohong, ZHOU Fuqiang, XU Xiaoli(Key Laboratory of Modern Measurement and Control Technology of Ministry of Education, Beijing InformationScience & Technology University, Beijing 100192, China)Abstract : The combustion environment in large-scale industrial boiler is very fierce and complex, so it is very important to monitor the temperature field in the furnace. As a new non-contact temperature measurement method, acoustic method has the advantages of fast propagation speed, wide measurement range and free from environmental interference. In order to get the visualization result of the temperature field in the furnace, based on the finite element method, the single peak deflection temperature field model is built by using the COMSOL platform to simulate the sound wave propagation in the furnace, the acoustic flight time is calculated by cross correlation algorithm, and the furnace temperature field is reconstructed by least squares and interpolation algorithm. The results show that the maximum relative error of the flight time and the theoretical flight time obtained by cross-correlation algorithm is 0.81% ,which is due to the pseudo forward shift of the sound source signal ，the average absolute error of the temperature field model is 31 K, which has a good reconstruction effect.Keywords : flight time; COMSOL; acoustic method; unimodal deflection temperature field收稿日期: 2021-12-07；收到修改稿日期: 2022-01-17基金项目: 北京学者计划资助（2015-025）作者简介: 晁奋进（1995-），男，河南漯河市人，硕士研究生，专业方向为声学法温度场重建。

数据及结果试验设计及计算一、设计任务设计要求：1、50800Φ⨯碳钢淬火用炉中温淬火炉；2、最高使用温度900℃，生产率70g hK；3、画出总装图、画出炉衬图、炉壳图、电热元件图。

二、炉型的选择因为工件材料为碳钢，热处理工艺为淬火，对于碳钢最高温度为900℃，选择中温炉（上限900℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。

综上所述，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度900℃。

三、炉膛尺寸的确定1、炉膛有效尺寸（炉底强度指标法）1.1确定炉膛有效高度H由经验公式可以得知，井式炉炉膛有效高度H应为所加热元件（或者料筐）的长度的基础上加0.1~0.3m。

H效=800+300=1100mm由于电阻炉采用三相供电，放置电热元件的搁砖应为3n层，H砌=3n×(65+2)+67,取整后取n=5，得H砌=1072mm1.2确定炉膛内径D工件尺寸为Φ120×1700，装炉量每炉9根,生产率245.3㎏/h,对长轴类工件，工件间隙要大于等于工件直径；工件与料框的间隙取100~200。

D料=4×120×+120+2×（100~200）=999~1199，取D料=1000D砌比D效大100mm至300mm，取D砌=1350mm。

查表[1]得可用砌墙砖为8S L·427·446(A,B,R,r)=(168,190.8,765,675)型轻质粘土扇形砖。

由该砖围成的炉体的弧长为S=πD砌=3.14×1350=4239mm砖的块数为：4239÷168=25.2块，取整后N=25，对D进行修正得：D砌=25×168÷3.14=1350mm，取1350mm 选用代号为SND-427-09的扇形搁砖每层搁砖数目为N=πD砌÷50=84.78，取整为84块。

倾动式铝液保温静置炉内多场耦合仿真与优化研究的开题报告一、选题背景及研究意义铝合金是一种非常重要的金属材料，广泛应用于精密机械、航空航天、汽车、建筑等领域。

在铝合金生产过程中，铝液中的温度控制是至关重要的一个环节，它直接影响着铝液的品质、成分和形状等方面。

因此，如何准确地控制铝液的温度是铝合金生产过程中的一个重要问题。

保温静置炉是铝液保温的重要设备，在保温静置炉内，铝液被加热到一定温度后静置，使得铝液中固溶的气体等杂质逸出，从而保证铝液的纯度和质量。

然而，保温静置炉内存在多种复杂的传热传质机制，例如对流传热、辐射传热、气体流场等，这些机制之间存在耦合作用，且受到炉内构型和工艺参数的影响。

因此，对保温静置炉内多场耦合机制的深入研究和优化是相当有必要的。

二、研究内容和方法本课题旨在对倾动式铝液保温静置炉内的多场耦合机制进行研究，并进行优化。

具体研究内容和方法如下：1. 对保温静置炉内的多场耦合机制进行建模和仿真分析。

首先，基于Navier-Stokes方程、热传导方程和质量守恒方程等，建立保温静置炉内多场耦合模型；然后，利用有限元数值模拟软件进行数值模拟分析，得到不同工艺参数下的温度场、流场、浓度场等信息。

2. 优化保温静置炉的构型和工艺参数。

分析不同构型和工艺参数对保温静置炉内多场耦合机制的影响，并通过优化设计的方法，得到最佳的保温静置炉构型和工艺参数。

3. 实验验证。

在保温静置炉内进行实验验证，对研究结果进行验证和优化。

三、预期研究成果通过对倾动式铝液保温静置炉内的多场耦合机制进行深入研究和优化，预计可以得到以下研究成果：1. 深入理解保温静置炉内多场耦合机制的特性和变化规律，为保证铝液质量提供理论支持。

2. 找到最优的保温静置炉构型和工艺参数，改善保温静置炉的性能，提高铝液生产效率和质量。

3. 开发出可推广和应用的保温静置炉优化设计技术，为相关领域的生产和工程应用提供参考和帮助。

四、研究计划和时间安排本研究计划共分为三个阶段，时间安排如下：第一阶段（2021.6-2021.9）：对保温静置炉内的多场耦合机制进行建模和仿真分析，得到温度场、流场、浓度场等信息，并进行数据处理和分析。

热处理炉课程设计说明书炉型：低温井式电阻炉学院：材料与冶金学院专业班级：金属材料工程2010级02班学号：201002127066学生姓名：朱琼森指导教师：周日期：2013年6月10日目录前言井式电阻炉设计任务书––––––––––––––––––1设计计算过程–––––––––––––––––––-–-2（一）炉型选择–––––––––––––––––––-2（二）确定炉体结构和尺寸–––––––––––––2 1．炉底面积的确定2. 炉底半径的确定3. 炉膛高度的确定4．炉衬材料及厚度的确定（三）计算砌体表面积–––––––––––––––21．炉顶平均面积2. 炉墙平均面积3. 炉底平均面积（四）计算炉子功率–––––––––––––––31．根据经验公式法计算炉子功率2. 根据热平衡计算炉子功率1 加热工件所需的热量Q件2 通过炉衬的散热损失3 开启炉门的辐射热损失4 开启炉门溢气热损失5 其他热损失6 热量总损失7 炉子安装功率（五）炉子热效率计算–––––––––––––––– 61. 正常工作时的功率2. 在保温阶段，关闭炉门时的功率（六）炉子空载功率计算––––––––––––––– 6（七）空炉升温时间计算––––––––––––––– 61. 炉墙及炉顶蓄热2. 炉底蓄热3. 炉底板蓄热（八）功率的分配与接线––––––––––––––– 9（九）电热元件材料选择及计算–––––––––––– 91. 图表法2. 理论计算法1 求1200时电热元件的电阻率t2 确定电热元件表面功率3 每组电热元件功率4 每组电热元件端电压5 电热元件直径6 每组电热元件长度和重量7 电热元件的总长度和总重量8 校核电热元件表面负荷9 电热元件在炉膛内的布置（十）炉架和炉壳的设计–––––––––––––––12（十一）炉子总图，主要零部件图及外部接线图，砌体图– 13（十二）炉子技术指标（标牌）–––––––––––– 13设计小结–––––––––––––––––––––– 13参考文献––––––––––––––––––––––13前言随着基础工业的不断现代化，即传统的制造技术与计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、现代管理技术的紧密结合，市场竞争更趋白热化，商家们的眼光不仅仅盯住如何提高产品质量上，而且还在如何提高效率、效益、保护环境、适应用户需要方面提出了更高的要求。

专利名称：一种井式热处理电炉专利类型：实用新型专利
发明人：孟庆才
申请号：CN201120486740.2申请日：20111130
公开号：CN202403508U
公开日：
20120829
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种井式热处理电炉，属于热处理电炉技术领域，它是在炉体的内表面设置若干层硅酸铝纤维布制成隔热保温层，炉丝吊钩从保温隔热层穿过后与炉体固定在一起，在炉丝吊钩支架上安装固定电炉丝，在电炉丝中心设置有内胆，内胆为金属材料做成的桶装，在内胆的壁上密布地制有通孔，炉体的上端口部设置有上盖，上盖的里端设置有硅酸铝纤维布材料制成密封垫，在密封垫的下平面设置有圆形压板，本实用新型具有较好的保温隔热性能、热量消耗较少；热效率较高，同时，具有安全性能较好，电炉丝不容易损坏的优点。

申请人：徐州宇家医药科技有限公司
地址：221008 江苏省徐州市高新技术创业服务中心402室
国籍：CN
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声学法测量炉膛温度场系统的设计研究的开题报告一、课题的研究背景和意义炉膛是工业生产中常见的设备，在炉膛中燃烧物质能够产生高温、高压的气体流动，并将物质加热至所需温度，因此炉膛温度场的分布情况对于工业生产的稳定性、能源利用效率和产品质量等方面有着重要的影响。

为了实现精确的温度控制和优化炉膛结构，需要测量炉膛内部温度场的分布情况。

常规的炉膛温度测量方法有接触式和非接触式两种，接触式测温方法通常利用热电偶或热电阻等传感器直接与炉膛内壁接触进行温度测量，但这种方法存在精度低、易受到传感器固定位置等因素干扰的缺点。

非接触式测温方法利用光学、红外线等技术对炉膛内的辐射能进行测量，但这种方法误差较大，无法精确测量炉膛内部局部温度分布。

声学法测量炉膛温度场具有非接触式、精度高、精度稳定、适应复杂环境和实时性好等优点，具有广泛的应用前景。

基于此，我们进行了声学法测量炉膛温度场的系统设计研究。

二、研究内容和方法（一）研究内容本文的研究内容主要包括以下三个方面：1. 声学法温度测量原理的研究：研究声学法测量温度的原理，分析声学波在流体介质中传播的特性和与温度变化之间的关系；2. 炉膛内部温度场声学法测量系统设计：建立炉膛内部温度场的声学法测量系统，研究系统的硬件设计、测量信号采集与处理、测量数据的实时监测与分析，确保系统的可靠性和测量精度；3. 炉膛温度场的实时测量和数据分析：利用所设计的声学法测量系统对炉膛内部温度场进行实时测量和数据监测，分析炉膛内部温度场的分布规律。

（二）研究方法1. 理论分析法：从声学理论入手，研究声波在流体介质中的传播规律，推导出声学测量原理以及声学波与温度场之间的关系；2. 实验室实验法：通过实验室的小型试验台，进行声学波在流体介质中的传播实验，测试声波散射的特性及对温度变化的响应；3. 仿真模拟法：通过计算机软件对炉膛内部声场的传播进行模拟分析，预测声学法对温度场的测量精度和响应特性；4. 现场应用法：针对某工业炉膛进行实际的声学法测量，分析测量系统在现场特定环境下的可行性和测量精度。

井式炉温度测量与修正方法
田应斌
【期刊名称】《计测技术》
【年(卷),期】1996(000)002
【摘要】通过对多区控温井式炉温度测量和对温度，垂直温场的修理，水平温场的工艺温度修正等方法，可提高工件热处理一次性合格率达９８％。

【总页数】4页(P18-21)
【作者】田应斌
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TK311
【相关文献】
1.热处理井式回火炉温度波动的分析 [J], 雷周林
2.井式电阻炉炉温均匀度校准方法探讨 [J], 钱靓
3.井式炉温度测控系统 [J], 吴雷;惠晶;沈锦飞
4.井式电炉温度自控线路的设计 [J], 王琳基;李建芬;皮群南;黄章志
5.井式炉温度控制系统 [J], 赵岚;齐德荣
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