面向工程实际应用之平壁综合传热杂谈（二）

说一千道一万，从工程应用角度，我们想要得到的，其实是隧道窑或者其他窑炉的某一壁面（平壁）上散失的热量。那么我们怎么计算呢？当然，在上一篇文章里，我们已经有了以下综合传热计算公式：

但是实际工程应用过程中，高温炉内壁与热流体（烟气）之间的对流辐射综合传热系数h₁和炉外冷壁面与冷流体（环境空气）之间的对流辐射综合传热系数h₂是很难获得的，同时，窑内既定位点处的温度t₂也无法实时精准测量。传热学里给出的公式也仅仅是实验关联式，而满足既定场景的求解对流换热系数h的试验关联式不仅非常有限，而且不一定符合该场景热流量计算的精准度要求（这受到设备尺寸、管道尺寸加工工艺和材质等因素影响）。鉴于以上原因，工程上经常需要进行估算。

因此我们通常不用隧道窑内部气体温度这个参数，而是参考牛顿冷却公式，仅仅使用隧道窑外壁面温度来计算散热损失，其计算公式为：

这里的t_w,1是窑炉外壁面温度；t₁是环境温度；h₁是外壁面与周围空气（环境温度）的对流辐射综合传热系数，这里由于是要求散热量，所以也称为散热系数或者总传热系数，单位是W/(m²·℃)。

我们的隧道窑，或者其他窑炉，一般是位于工厂封闭厂房之内，可以认为窑炉外围环境的空气是静止不动的。窑壁外表面与周围空气之间的对流换热只是自然对流换热。一般隧道窑窑壁采用钢结构设计，如果是具有光滑的氧化层表皮的钢板，20℃时，其发射率为0.82。铬镍合金（不锈钢），52-1034℃时的发射率为0.64-0.76，保守起见，按照较高发射率估算，默认窑壁的辐射率（有时也称发射率或者黑度）为0.8左右。那么就可以使用以下公式计算h₁：

公式（2）中的T_W,1和T₁取外壁面和环境的绝对温度，不能使用摄氏温度进行计算。A_W取决于散热表面的位置，称为位置系数。窑炉的侧壁面和窑顶的计算，A_W的选取可以参考下表：

表1 位置系数A_W取值参考表

辐射换热在一般760℃以上才开始成为主要换热形式，在以上公式中，窑炉外壁面换热主要还是对流换热为主，所以默认采取0.8左右的发射率进行估算，是可以接受的。

参考文献：

[1] 姜洪舟,田道全.无机非金属材料热工基础[M].武汉:武汉理工大学出版社，2017.

[2] 杨世铭,陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社,2016.