ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПЕЧЕЙ из "Основы общей теории тепловой работы печей " Во введении было отмечено, что в основу научной классификации данного вида тепловых устройств должен быть положен основной характерный для них процесс. [c.188] Для печей определяющими являются процессы теплообмена, поэтому в основу классификации печей, очевидно, должны быть положены теплообменные процессы. В связи с тем, что в одной и той же печи в разное время или в разных ее участках могут доминировать различные виды теплообмена, целесообразно классифицировать не печи, а режимы их работы. [c.188] Классификация по признаку режима теплообмена позволяет в одной классификационной группе объединить режимы работы печей различного технологического назначения и установить для каждой такой группы рациональные условия сжигания топлива и механики газов. Вместе с тем подобная классификация не исключает возможности классифицировать печи по различным другим признакам, например технологическому (чугуноплавильные, медеплавильные, прокатные, нагревательные, и т. д.), топливному (на твердом, жидком, газообразном топливе), конструктивному (шахтные, вертикальные, камерные, туннельные и т, д.), что, однако, не имеет отношения к обшей теории печей, так как в перечисленных выше печах, различных по типу, назначению и конструкции, могут происходить и развиваться теплообменные процессы одного и того же вида, подчиняющиеся одним и тем же закономерностям. [c.188] Процессы теплообмена между теплоносителем (пламя, газы) или источником лучистой энергии (электрическая дуга, резисторы и т. д.) и поверхностью нагрева составляют так называемую внешнюю задачу. Теплопередача внутри нагреваемого тела (твердого, жидкого или газообразного) составляет внутреннюю задачу. Три вида теплопередачи — радиация, конвекция и теплопроводность — порознь или совместно могут иметь место в условиях как внешней, так и внутренней задачи, однако теплопроводность в условиях внешней задачи и радиация в условиях внутренней практически не играют роли доминирующих видов теплопередачи. [c.188] Поэтому в условиях внешней задачи характерными являются режимы 1) радиационный и 2) конвективный. [c.188] Под радиационным понимают режим, в котором доминирует теплопередача излучением, под конвективным — режим, в котором доминирует теплопередача соприкосновением. Конечно, могут быть случаи, когда удельное значение радиации и конвекции соизмеримо и нельзя говорить о преобладании одного вида теплопередачи над другим. Режим работы печи будет в этом случае носить смешанный, промежуточный характер. Однако для анализа вопроса в рамках общей теории достаточно разобрать крайние случаи, которые дают ключ для решения практических задач всех возможных режимов промежуточного порядка. [c.189] При нагреве сыпучих материалов, происходящих в результате фильтрации раскаленных газов, величина поверхности нагрева практически неопределима, поэтому для расчета теплообмена приходится пользоваться объемным коэффициентом теплопередачи (а , ккал1м час град). В слоевых печах, где слои излучающего газа очень топки, а кладка как посредник в теплопередаче отсутствует, теплопередачи лучеиспусканием и конвекцией соизмеримы по величине в очень широком диапазоне температур и разделить их крайне трудно. В связи с этим внешний теплообмен при слоевом процессе допустимо рассматривать как третий самостоятельный режим, а теплопередачу радиацией и конвекцией не отделять друг от друга. В зависимости от характера слоевого процесса можно различать три разновидности слоевого режима 1) в плотном слое, 2) в кипящем слое и 3) во взвешенном слое. [c.189] В условиях внутренней задачи характерными являются два режима 1) кондуктивный и 2) конвективный. [c.189] Кондуктивный режим, т. е. режим, при котором доминирует теплопередача теплопроводностью, характерен для твердых тел, а также жидкостей и газов, практически находящихся в покое. Анализ кондуктивного режима внутреннего теплообмена можно существенно упростить и облегчить, если выяснить наиболее существенный для общей теории печей вопрос о том, какой теплообмен (внешний или внутренний) является лимитирующим. [c.189] Хд —толщина тела в направлении теплового потока от поверхности до середины, м. [c.190] Из выражения (119) следует, что степень массивности тела при теплоотдаче лучеиспусканием (а onst) зависит от величины критериев Старка и 0 и от формы тела и определяется совокупностью этих факторов. [c.191] Так как при Т = onst величина 0 растет по мере увеличения конечной температуры поверхности тела, то при этом увеличивается и степень массивности тела. [c.192] Понятия о тонких и массивных телах носят относительный характер и служат для сопоставления интенсивности внешней и внутренней теплопередачи, помогая установить, какой вид теплопередачи лимитирует процесс теплообмена в целом. Если при нагреве тонких тел процесс теплообмена в целом лимитируется, в звене внешней теплопередачи, то при нагреве массивных тел он лимитируется в звене внутренней теплопередачи. [c.192] Степень массивности, характеризуемая или значением критерия Bi или совокупностью критериев Sk и 0, определяет, таким образом, в какой мере процесс нагрева лимитируется теплопередачей внутри тела. Несколько иная картина получается при плавлении массивных тел, поскольку при достижении поверхностью температуры плавления последняя остается постоянной до конца расплавления тела. При этом интенсификация внешнего теплообмена ведет к ускорению процесса оплавления тела и, следовательно, к уменьшению его толщины, а стало быть, и степени массивности. Поэтому процесс плавления тел всегда лимитируется внешним теплообменом. [c.192] Д —интервал температур, в течение которого происходит превращенпе, или на который равномерно разносится тепловой эффект превращения, °С. [c.193] Например, для условий продувки чугуна в конвертере Сэк будет величиной отрицательной и поэтому для осуществления процесса бессемерования не требуется подводить тепло извне. [c.193] Тп —время плавления, отсчитываемое от начала плавления до полного расплавления. [c.193] При ускорении нагрева (рис. 103) время нагрева (т ) уменьшается, время плавления (t ) увеличивается, но суммарное время (х .п ) уменьшается [143]. На оси абсцисс рис. 103 отложена эффективная температура печи, при которой велся нагрев поверхности шара (do = 0,5 м) до температуры плавления. Процесс плавления во всех случаях осуществлялся в печи при одной и той же эффективной температуре 1400°. [c.193] Конвективный режим внутреннего теплообмена, т. е. режим, при котором доминирует теплопередача конвекцией, характерен для нагрева жидкостей и газов, находящихся в движении. Он нередко сочетается с поступлением тепла от пламени в толщу жидкости или газа за счет радиации однако в условиях внутренней задачи значение этой радиационной составляющей обычно имеет подчиненный характер и может быть учтено с помощью поправочного коэффициента. Это объясняется тем, что при нагревании жидкости лучистая энергия в значительной мере поглощается поверхностными слоями (жидкое стекло), а при нагреве относительно тонких слоев гомогенных газов их поглощательная спог.обность по абсолютной и относительной величине очень мала. С другой стороны, внутренняя задача в лучепрозрачных средах осложняется явлением переизлучения, т. е. лучистым теплообменом между различными слоями частично лучепрозрачной нагревающейся жидкости. Для этого случая теплопередачи будем пользоваться коэффициентом д. [c.194] Интенсификация теплопередачи конвекцией осуществляется либо за счет применения внешних воздействий (барботаж, электромагнитное перемешивание), либо путем организации нагрева жидкости или газа таким образом, чтобы вызвать интенсивную естественную конвекцию, для которой коэффициент теплообмена обозначим через а,. . [c.194] Вернуться к основной статье