Vol.29 SuppL 2 宁晓钧等：薄形铜冷却壁的热态实验分析 ·127。 2.2 实验装置 时，测量点中肋热面的最低和最高温度分别为 本实验是检测在高温条件下，铜冷却壁在不同 122℃和149℃镶砖最高温度为1119℃.考虑到 炉气温度、不同冷却水流速、挂渣和不挂渣条件下的 炉温的不均匀（从冷面观测，右侧炉温高于左侧），把 冷却效果.测试系统包括四部分：冷却壁实验炉、柴 五个布置在肋热面的热电偶的平均值作为冷却壁肋 油燃烧室、水循环系统和测试系统.热态实验装置 热面的平均温度，其值为135℃.同理，镶砖热面平 见图2. 均温度为1047℃. 869℃8 8 镶砖 006℃ 高热而5mm 162℃4 69℃ 本体 肋、 163℃ 69℃ 75℃ 42 9 10 64℃ 76℃ 1一水箱：2一水泵：3一喷淋装置：4一阀门：5一压力表：6一温度 计：7一水表：8一温度巡检仪：9一打印机：10一应变仪：11一主烧 嘴：12一辅助烧嘴：13一风机：14一排气口：15一实验炉：16一铜冷 82℃ 0 却壁：17一热电偶：18一应变片：19一进水口：20一防溢出水口 图2热态实验装置图 (a冷面 (6)热面 7 为了检测热态条件下冷却壁温度分布的均匀程 67℃◆ 77℃ 63℃ 4691℃- 度，共布置了60个热电偶.一部分用于测量冷却壁 (c)中部横截面（离底面0.8m) 冷面、内部、水管附近的温度另一部分用于测量热 面、肋及镶砖的温度，还有6支热电偶用于监测炉内 图31200℃炉温下的冷却壁温度分布 的温度变化. 2.3.3冷却壁本体内部温度分布 2.3实验结果分析 如图3(c)所示，热电偶沿三条垂直表面的直线 在实验条件允许的范围内，通过改变炉气温度、 分布，左右两条位于水通道附近，还有一条在两水通 冷却水管流速及其是否挂渣下进行薄形铜冷却壁的 道中间，显然，不考虑炉温的均匀性，后者的温度比 热态实验. 前两者相同深度的要高，这是因为后者离水通道较 2.3.1冷却壁的冷面温度分布 远.在所以测量点中，冷却壁本体内部最高温度为 如图3(a)所示，当炉温1197℃水速1.5m/s 108℃，该点位于冷却壁右下角部，离肋热面5mm, 时，测量点中最低和最高温度为62℃和82℃分别 这比普通铜冷却壁相同位置点的温度要低，这是 出现在冷却壁中部水通道附近和下部两水通道之 因为薄形铜冷却壁的水通道一半位于肋上，减小了 间.冷面最高温度出现在冷却壁下部，这一方面是 水通道中心线与肋热面的距离，增强了冷却. 由于整个炉温不均匀，炉子下部温度最高，另一方面 2.3.4不同炉温下冷却壁的温度分布 是由于冷却壁下部角部离冷却通道较远，是冷却的 图4所示为水速1.5m/s、炉温在489~1222℃ 薄弱环节.但是，该冷却壁冷面所有测量点的最大 范围内冷却壁冷面、肋和镶砖热面的温度平均值. 温差仅为20℃体现了薄形铜冷却壁的优良传热性 在实验条件下，冷却壁肋热面平均温度都在150℃ 能. 以下，满足长期稳定工作的要求.在高温段，冷却壁 在该实验条件下，计算可得当炉温1197℃，水 肋和镶砖热面温度随炉温都近似线性增长.另外， 速1.5m/s时，冷却壁的热流密度为155kW/m2. 肋热面温度比冷面温度上升得多.当炉温从1002 23.2冷却壁的热面温度分布 ℃上升到1222℃时，肋热面由95℃上升到142℃ 如图3()所示，当炉温1197℃水速1.5m/s 冷面由51℃上升到71℃，两者分别上升了47℃和2.2 实验装置 本实验是检测在高温条件下, 铜冷却壁在不同 炉气温度 、不同冷却水流速、挂渣和不挂渣条件下的 冷却效果 .测试系统包括四部分 :冷却壁实验炉、柴 油燃烧室、水循环系统和测试系统 .热态实验装置 见图 2 . 1—水箱;2—水泵;3—喷淋装置;4—阀门;5—压力表;6—温度 计;7—水表;8—温度巡检仪;9—打印机;10—应变仪;11—主烧 嘴;12—辅助烧嘴;13—风机;14—排气口;15—实验炉;16—铜冷 却壁;17—热电偶;18—应变片;19—进水口;20—防溢出水口 图 2 热态实验装置图 为了检测热态条件下冷却壁温度分布的均匀程 度,共布置了 60 个热电偶 .一部分用于测量冷却壁 冷面、内部、水管附近的温度, 另一部分用于测量热 面、肋及镶砖的温度 ,还有 6 支热电偶用于监测炉内 的温度变化. 2.3 实验结果分析 在实验条件允许的范围内 ,通过改变炉气温度 、 冷却水管流速及其是否挂渣下进行薄形铜冷却壁的 热态实验 . 2.3.1 冷却壁的冷面温度分布 如图 3(a)所示, 当炉温 1 197 ℃, 水速 1.5 m/ s 时,测量点中最低和最高温度为 62 ℃和 82 ℃, 分别 出现在冷却壁中部水通道附近和下部两水通道之 间.冷面最高温度出现在冷却壁下部, 这一方面是 由于整个炉温不均匀 ,炉子下部温度最高,另一方面 是由于冷却壁下部角部离冷却通道较远, 是冷却的 薄弱环节.但是, 该冷却壁冷面所有测量点的最大 温差仅为 20 ℃,体现了薄形铜冷却壁的优良传热性 能. 在该实验条件下 ,计算可得当炉温 1 197 ℃, 水 速 1.5 m/ s 时 ,冷却壁的热流密度为 155 kW/m 2 . 2.3.2 冷却壁的热面温度分布 如图 3(b)所示 , 当炉温 1 197 ℃, 水速 1.5 m/ s 时 , 测量点中肋热面的最低和最高温度分别为 122 ℃和 149 ℃, 镶砖最高温度为 1 119 ℃.考虑到 炉温的不均匀(从冷面观测 ,右侧炉温高于左侧),把 五个布置在肋热面的热电偶的平均值作为冷却壁肋 热面的平均温度, 其值为 135 ℃.同理 ,镶砖热面平 均温度为 1 047 ℃. 图 3 1 200 ℃炉温下的冷却壁温度分布 2.3.3 冷却壁本体内部温度分布 如图 3(c)所示, 热电偶沿三条垂直表面的直线 分布,左右两条位于水通道附近 ,还有一条在两水通 道中间,显然, 不考虑炉温的均匀性, 后者的温度比 前两者相同深度的要高 , 这是因为后者离水通道较 远 .在所以测量点中 , 冷却壁本体内部最高温度为 108 ℃,该点位于冷却壁右下角部 ,离肋热面 5 mm , 这比普通铜冷却壁相同位置点的温度要低[ 4] ,这是 因为薄形铜冷却壁的水通道一半位于肋上 ,减小了 水通道中心线与肋热面的距离, 增强了冷却. 2.3.4 不同炉温下冷却壁的温度分布 图 4 所示为水速 1.5 m/ s 、炉温在 489 ～ 1 222 ℃ 范围内冷却壁冷面、肋和镶砖热面的温度平均值. 在实验条件下 , 冷却壁肋热面平均温度都在 150 ℃ 以下,满足长期稳定工作的要求 .在高温段, 冷却壁 肋和镶砖热面温度随炉温都近似线性增长 .另外, 肋热面温度比冷面温度上升得多.当炉温从 1 002 ℃上升到 1 222 ℃时 ,肋热面由 95 ℃上升到 142 ℃, 冷面由 51 ℃上升到 71 ℃,两者分别上升了 47 ℃和 Vol.29 Suppl.2 宁晓钧等:薄形铜冷却壁的热态实验分析 · 127 ·