[发明专利]一种加热炉总括热吸收率计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及加热炉技术领域，尤其涉及加热炉数学模型开发及自动控制技术领域。

背景技术

总括热吸收率系数在加热炉炉膛辐射换热计算中尤为重要，它是将被加热物体的表面辐射热流密度描述为炉膛温度与被加热物体表面温度的黑体辐射力之差乘以总括热吸收率的形式，是加热炉在线控制数学模型的关键参数。目前，加热炉总括热吸收率系数主要通过托偶实验获得。然而，托偶实验受测试技术、测试点分布及数量限制以及加热炉生产波动及钢种变化等诸多不确定因素的影响，每次试验都将耗费大量人力、物力、财力，加之考虑生产成本、生产效率及经济效益，其托偶实验不可能多次实施。

发明内容

本发明针对上述技术问题，从加热炉炉膛内的传热机理出发，提出一种加热炉总括热吸收率的计算方法，该方法将加热炉划分为若干计算段作为求解单元，通过求解各计算段的辐射全交换面积，计算获得加热炉内钢坯表面热流密度沿炉长方向的分布，再基于加热炉炉膛温度反算求解获得总括热吸收率。

本发明解决所述技术问题主要采取如下技术方案：一种加热炉总括热吸收率计算方法，包括以下步骤：

S1）计算参数初始化，包括对加热炉结构参数、加热炉内钢坯信息、计数器和计时器的初始化；

S2）对加热炉进行计算段的划分，划分的方法包括：根据加热炉内热电偶的数目及其在加热炉内的布置，将加热炉每个控制段划分为若干个计算段，计算段序号记为i；

S3）计算获得加热炉各计算段的辐射全交换面积；

S4）对加热炉各计算段内的控制方程进行求解；

S5）根据上一步的求解结果，计算总括热吸收率系数。

所述的方法，计算第i个计算段的炉气对钢坯的辐射全交换面积炉气对炉墙的辐射全交换面积和炉墙对钢坯的辐射全交换面积钢坯对炉气的辐射全交换面积炉墙对炉气的辐射全交换面积钢坯对炉墙的辐射全交换面积WiSi‾=SiWi‾.]]>

所述的方法，步骤S4具体包括：

S41）计算第i个计算段的对流换热系数；

S42）对第i个计算段的炉温、燃料量及空气量参数进行更新；

S43）求解第i个计算段的炉气能量守恒方程，计算获得该计算段的炉气温度；

S44）求解第i个计算段的炉墙导热差分方程，计算获得该计算段的炉墙温度场；

S45）计算第i个计算段中钢坯段的表面热流密度；

S46）钢坯位置跟踪及温度跟踪。

所述的方法，步骤S41的对流换热系数包括：炉气与炉墙的对流换热系数α_w，i、炉气与钢坯段表面的对流换热系数α_s，i、炉气对炉墙段内表面的对流换热系数α_in，i和外界空气对炉墙段外表面的对流换热系数α_out，i。

所述的方法，步骤S42具体包括：

读取获得加热炉当前生产状态下各控制段的炉温、燃料量及空气量，并分配至各计算段；炉温的分配方法为：对于所读取的一个控制段的炉温直接赋值给该控制段所包含的各计算段即可；对燃料量和空气量的分配方法具体为：

第i个计算段的燃料量Q_fuel，i及空气量Q_air，i由该计算段所在控制段仪表实际检测的燃料量、空气量，以及该计算段占所在控制段的长度按比例计算获得，计算式为：