Сложный теплообмен в рабочем пространстве печей
В металлургических печах отдельно теплопроводность, конвекция, излучение являются, как правило, лишь составной частью общего сложного процесса теплообмена.
Например, при плавлении металла в мартене тепло передается ванне от факела излучением и конвекцией. Внутри ванны расплавленной стали тепло передается теплопроводностью и конвекцией жидкого металла.
В рекуператорах, предназначенное для нагрева воздуха тепло от продуктов сгорания передается к стенке металлической или керамической трубки излучением и конвекцией; через стенку трубы – теплопроводностью.
При передаче тепла через однослойную стенку конвекцией и теплопроводностью:
На основании закона Ньютона и Фурье:
Складывая левые и правые части, получим:
где a1 – коэффициент теплопередачи от газа к стенке; d – толщина стенки; l – коэффициент теплопроводности; a2 –коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху;
В случае, когда тепло передается через многослойную стенку:
Суммарный коэффициент теплопередачи:
В рабочем пространстве печей происходит передача излучением и конвенцией. Лучистый поток: ;
Конвективный поток: ;
Суммарный поток:
Q=Qл+Qк=
– коэффициент теплообмена излучением.
– суммарный коэффициент теплоотдачи.
Тогда для суммарного теплового потока: Лекции №6
Лекция 13:
Внутренний теплообмен при нагреве материалов. Нагрев тел при граничных условиях I, II, III рода
1.Основные понятия и определения.
Принято, что тепло в твердых материалах распространяется благодаря теплопроводности. Для передачи энергии необходима разность потенциалов.
Значит, при переносе тепла потенциалом является температура. Согласно, рассматриваемый процесс тесно связан с температурным полем – это совокупность мгновенных значений Т.
В общем случае Т в любой точке пространства является функцией координат х, у, z и времени t: – нагрев материала.
Поле, в котором Т изменяется с течением времени, называется неустановившимся (или нестационарным), а если она остается постоянной – установившимся (стационарным). Тогда .
Температурное поле, если оно является функцией трех, двух и одной координаты, считается соответственно трех, двух, и одномерным. Наиболее простое из них – стационарное одномерное, т. е. при .
Нагрев тонких тел.
В теории нагрева все тела условно делятся на тонкие и массивные.
К тонким относятся те, по сечению которых при нагреве возникает малый перепад температур (обычно он не учитывается, нет tц), а к массивным – те, которые характеризуются значительным перепадом (и этой величиной пренебречь нельзя).
Идеально тонкими, которых в природе нет, принято считать тела, имеющие l=¥, а массивными –l=0. Чисто геометрически разделять тела на тонкие и массивные нельзя. Геометрически массивное тело (например, слиток) можно нагревать достаточно долго, так, что перепад t0 по сечению практически не будет. В тоже время пластину можно нагревать с большой скоростью подъема t0, так, что будет перепад t0 между поверхностью и центром.
Согласно Г.П. Иванцова относить тело к той или иной категории принято по критерию Био:
,
где S – расчетный размер тела;
a – коэффициент теплопередачи;
l – коэффициент теплопроводности.
Если Bi£0,25, то тело считается тонким, при Bi³0,5 – массивным.
Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 2118;