在有限差分的傳熱計算公式的基礎上進行優(yōu)化,使爐墻的熱損失為最小,對于單層結構的爐墻,將采用一維尋優(yōu)計算;對于雙層爐襯結構,選取的最優(yōu)化方法是直接法中的坐標輪換法。
對于單層爐墻結構,就是先假定一個爐墻厚度,該厚度值應取小一些,然后將爐墻厚度分成幾份,給定每一份薄層的厚度值,計算出假定厚度值時的散熱量和蓄熱量,利用循環(huán)語句,在此爐墻厚度的基礎上,增加一小薄層。重復以上計算過程,求得總熱損失,這樣往復循環(huán),直到求出總熱損失最小時的爐墻厚度,優(yōu)化確定爐墻的厚度尺寸。
對于雙層爐襯結構,先給定耐火層厚度任意一個值(最好是取小一些),優(yōu)化確定保溫層厚度,此過程與單層結構的優(yōu)化相同,找出總熱損失最小時的保溫層厚度值,再將優(yōu)化結果固定,反過來優(yōu)化確定前面給定的耐火層厚度,求出總熱損失最小時的耐火層厚度值,這樣如此反復下去,直到優(yōu)化結果達到給定的精度,求出最佳的耐火層和保溫層的厚度值,亦即求出總熱損失為最小時的爐墻尺寸。
由于熱損失的計算量很大,并且優(yōu)化計算中亦存在著大量的往復循環(huán)運算,故借助計算機高速處理能力,求得爐襯上的各位置、各時刻的溫度后,求出爐墻的總體散熱和蓄熱,確定總熱損失最小時的爐墻厚度及不同材料組合的最佳方案。