1 概述
         热风阀安装在高炉系统热风炉的热风支管上，用于送风系统的启闭。热风炉送风时阀门开启，燃烧期间阀门关闭。热风阀的工作温度为1200~1300°C，工作压力为0.4~0.5MPa。在高炉系统的正常工况条件下热风阀将产生一定的能量损耗，其中包括冷却水带走的热量、阀门外表面向大气散发的热量及供水用的电能等。正确认识和使用高炉系统热风阀是实现节能降耗和文明环保生产的重要措施，对于系统的正常运行，设备热效率的提高及能源的合理利用等具有重要的作用。
 

2 热风能量损失计算方法
    2.1 冷却水带走的热量
    在冷却水供水并冷却热风阀密封面及阀门本体的过程中，冷却水带走的热量Q1为
    Q1=CmΔt1    （1）
    式中  Q1——热量（单位时间内冷却水带走的热量），J
    C——比热容，kJ/（kg•K）
    m——质量（单位时间内冷却水的质量流量），kg
    Δt1——冷却水温升，K
    2.2 阀门外表面向大气散发的热量
    阀门与环境之间的换热为对流换热和辐射换热，可视为将钢板置于无限大的空气中。由于阀门表面温度不超过100°C，辐射换热可忽略不计，则阀门表面向大气散发的热量Q2'为
    Q2'=αFΔt2     （2）
    式中 Q2'——热量（单位时间内阀门外表面向大气散发的热量），J/s
    α——对流换热系数，W/（m2•K）
    （3）
    （4）
    （5）
    F——散热面积，m2
    Nμm——努谢尔特准则
    λ——流体的导热系数，W/（m•K）
    L——散热壁面的定型尺寸，m
    k——表示定性温度为tm=（tw+tf）/2
    tw——壁面温度，K
    tf——远离壁面的流体温度，K
    Δt2——流体与壁面的温度差，K
    Δt2=tw-tf
    ζn——由实验确定的常数[1]
    Gr——格拉晓夫准则
    Pr——普朗特准则
    g——重力加速度，m/s2
    β——流体的容积膨胀系数
    β=1/（tmk-1）
    ν——流体的运动粘度，m2/s
    由定性温度查得流体的参数Pr、λ和ν代入式（2）求得Q2'。
    根据实际工况，阀门表面温度不超过100°C，与外界为自然对流换热，对流换热系数α可简化为
    α=1.13（Δt2）1/3    （6）
    阀门外表面向大气散发的热量Q2为
    Q2=Q2't    （7）
    式中 Q2——计算时间内阀门表面向大气散发的热量，J
    t——时间，s
    2.3 热风通过阀门时总的能量损失
    热风通过阀门时的能量损失为冷却水带走的热量和阀门表面向大气散发的热量等能量损失的和Q总。
    Q总=Q1+Q2    （8）
    3 热风能量损失计算实例
    以通径1800mm的传统型和节能型热风阀为例，计算1h热风通过阀门时的能量损失。表1为某一高炉系统中阀门的实测数据。

表1 传统阀门与节能阀门水温及其表面温度

    （1）将各参数带入式（1），得出阀门阀板及阀体冷却水在1h带走的热量冷却水带走的热量（表2和表3）。

表2 阀板冷却水带走的热量Q板

表3 阀体冷却水带走的热量Q体

    冷却水带走的总热量Q1为阀板和阀体冷却水带走的热量，即Q1=Q板+Q体（表4）。

表4 阀门冷却水带走的总热量Q1

    计算结果证明，节能阀门冷却水温升高，带走的热量并不比传统阀门少。
    （2）将各数值带入式（7），得阀门表面在1h的散热量Q2（表5）。

表5 阀门表面散热量Q2

    （3）热风通过阀门的能量损失为冷却水带走的热量和阀门表面向大气散发的热量，能量损失之和Q总见表6。

表6 热风通过阀门时总的能量损失Q总