做出估计。
由于气雾冷却的传热系数与喷嘴形式、铸坯特征、铸坯表面氧化、冷却水的压力、流量都有关系，因此，其经验公式也各不相同，针对具体问题，只能根据实际情况寻找比较相符的关系式。
由公式可知，除冷却水温度和表面温度对传热有影响外，其他因素对铸坯表面传热的影响反映在传热系数上。要提高二冷区冷却效率和保证板坯质量就要提高传热系数h值和在二冷各段h值的合理分布。而h值是与单位时间单位面积的铸坯表面接受的水量（水流密度）有关，即：
n
h=BW（6）
2
式中 h——对流换热系数，W/（m?℃）； B——经验系数；
2
W——喷水密度，L/（m?s）；
n——经验系数，一般在0.4到0.8之间。
在生产条件下测定h与W的关系很困难，一般是在实验室内用热模拟装置测定喷雾水滴与高温铸坯的传热系数。
三、各种传热方式的影响因素
一般情况下，二冷区内辐射散热与夹棍冷却主要受连铸机设备类型与布置的制约，在生产中属于基本固定或不易调整的因素。而水冷是二冷区内主要的冷却手段，对喷淋水冷却效率有影响的很多因素在生产中是可变和可调整的，这些因素的变化直接影响着二冷区内的热交换。
1、 喷嘴结构和布置
理想的喷嘴结构具有很好的雾化特性，具体地说就是喷嘴应能使喷淋水雾化得很细、又有较高的喷淋速度、水滴在铸坯表面分布均匀。喷嘴的形式有很多种，目前常用的有扁平喷嘴、螺旋喷嘴、圆锥喷嘴和薄片喷嘴等，如图3所示。
（图3）
（1）压力喷嘴。
这类喷嘴具有结构和管路系统简单、耗能小等优点。但喷嘴出口尺寸较小，容易堵塞，喷水量不易调节。按喷流水雾化流股是我形状，可分为扁平喷嘴和圆锥喷嘴。
一般扁平喷嘴水流量达、冷却强度大，大都用来冷却大断面铸坯二冷区的头段。由于
6
水的表面张力，流股边缘光滑、水底直径较大，水量分布为中间高、两边低，如图4所示。
（图4）
圆锥喷嘴又可分为空心型、实心型和半实心型。空心型圆锥喷嘴水流量小、冷却强度低，适用于小断面的合金钢铸坯。这种喷嘴有一个使水旋转的空间，水通过一个切线方向的通道或是通过一个有螺旋的轮子进入这个空间高速旋转。喷嘴的开口在这个空间的轴线上，水离开喷嘴后，在离心力的作用下，雾化成空气的锥形流股。图5是圆锥喷嘴水流密度分布图。
（图5）
实心型圆锥喷嘴可被看成是一个空心型圆锥喷嘴外加一个中心股流。在中心股流与空气股流相互作用下，雾化成实心的锥形流股。图6为实心型圆锥喷嘴水流密度分布图。
7
（图6）
⑵ 气水喷嘴。
这种喷嘴是一种高效喷嘴，它正逐渐代替其他喷嘴而被广泛用于各种连铸机上。气水喷嘴把水与压缩空气进行混合，再利用压缩空气能量把水滴进一步雾化，从而喷射出比较理想的广角射流股。它的水流量容易调节，冷却能力变化范围广，喷嘴不易堵塞，特别是对水底的细化效果明显优于压力喷嘴，可增大蒸发量以提高冷却效率，并使冷却更加均匀。图7比较了气水喷嘴与扁平喷嘴的效果。
（图7）
喷嘴的布置对铸坯冷却的均匀程度有很大影响，应尽量保证铸坯表面喷雾覆盖的连续性，因此布置喷嘴时，可以使两相邻喷嘴喷雾面之间有一定的重叠。试验证明，当喷雾面重叠10％时，对重叠面上的铸坯冷却的均匀性影响不大。图8是板坯和方坯喷嘴的典型布置。
8
（图8）
2、 喷水密度和坯表面温度
在一定范围内，喷水密度的提高可显著提高二冷区的传热效率。图9给出了传热系数与喷水密度的对应关系。由图可知，当喷水密度较低时，传热系数随其增加而明显提高；当喷水密度增加到一定程度时，传热系数曲线随之呈平坦趋势，这说明喷水密度超出一定范围之后，对传热系数的影响就不大了。其原因在于当喷水密度增加到一定程度时，接近表面的水滴与从表面弹回来的水滴相撞的几率增大而使动能损失增大，而且易于在铸坯表面形成蒸汽膜，妨碍了水滴与铸坯表面的直接接触，从而影响水滴的传热效率。当喷水密度超过32
20m/(m?h)时，传热系数就不再增加。
（图9）
根据试验，喷淋水滴落到铸坯表面时，可能出现两种不同传热形式。如果铸坯表面温度不高时（低于300℃），水滴始终与坯表面保持接触，这种现象称为润湿。水滴碰到铸坯表面后，由于水底的蒸发不大，不会影响到它与铸坯的接触，经过一段时间接触传热后，水滴沿坯表面流走，这种水滴的传热效率比较高。如果铸坯表面温度比较高时，水滴一碰到铸坯就会破裂并且超速蒸发，水滴与坯的接触只是瞬间，炸裂的细水滴很快从铸坯表面离开，然后又聚集起来，而后又炸裂，这种现象称为“干壁”，它的冷却效率比较低。图10给出了扁平喷嘴喷水密度和铸坯比表面温度对热流的影响。
9
（图10）
3、 喷淋水滴速度和喷嘴压力
研究表明，喷淋水滴与坯表面碰撞速度的高低对传热有很大影响。当水滴的韦伯数We>80时，水滴碰撞到铸坯表面后铺展并分裂成若干个小水滴；当水滴的韦伯数<30时，水滴在铸坯表面铺展开，加热后自身旋转，最后离开铸坯表面，而始终没有分裂；当水滴的韦伯数在30——80之间时，水滴在铸坯表面铺展开后并不分裂，在自身旋转过程中才分裂。韦伯数用下式表示：
2
We=ρdvw/σ
3
式中 ρ——水滴密度，kg/m; d——水滴直径，m； vw——水滴流速，m/s;
2
σ——水滴表面张力，N/m。
水滴碰撞到铸坯表面后，若能够马上分裂成若干小水滴则可以增加水滴与铸坯的传热接触面积、提高传热效率。当水滴的密度、直径、表面张力确定之后，韦伯数与水滴流速的平方成正比，因此，提高水滴碰撞铸坯表面的速度就能提高水滴的传热效率。
喷淋水在喷嘴的出口速度决定与管道中的压力。压力增大，喷淋水出口流速提高。 在已知喷淋水出口和水滴直径的情况下，水滴在大气中运行的速度用下式计算：
2
v=v0exp[-0.033(ρg/ρ0)zdQ] （7）
式中 v——水滴距喷嘴长为2m时的流速，m/s； v0——水滴在喷嘴出口时的流速，m/s；
3
ρg——大气密度，kg/m;
3
ρ0——水滴密度，kg/m;
z——测流速位置至喷嘴的距离，m； d——水滴直径，m；
3
Q——喷淋水流量，m/s。
4、 喷嘴的堵塞
由于管道壁脱落的锈蚀物和喷淋水内泥沙等杂质的不断堆积，喷嘴在使用一段时间后会出现不同程度的堵塞，甚至堵死。这种现象的发生不仅会加重铸坯冷却不均的程度，而且对传热效率有很大影响，因此，改善喷淋水的纯净度，定期和及时地检修或更换堵塞的喷嘴是极其必要的。
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连铸二冷段工艺原理研究资料
