Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
ми на своде и последний интенсивно облучает изделия. Такой режим обеспечивает лучшие показатели работы печей по' производительности и удельному расходу топлива, чем при других режимах.
jx) Кладка
?Ъ(ОМвк(^г~
Приемник
^7^ &г?аквнв. м(Тг~Тм)
&пйаконб.м(Тг~Тм)
Кладка
Приемник
77
№«Мм(Тг”-Т»)
Рис. 5-4. Режимы радиационно-конвективного теплообмена в нагревательных печах.
•а—равномерно распределенный; б —прямо направленный; в—косвенно направленный; &—тс лщина пристенного слоя газов; QjJK —лучистый тепловой поток от газе» к кладке; 7*г и TR—температ} ры газов и кладки;
— скорость газов; акоавк н аконв м— коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к кладке « к металлу.
— изменение температур газов;----изменение скорости газов; / — при горении в объеме;
2 — при горении в пристенном слое.
5-5. РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ВНЕШНИЙ ТЕПЛООБМЕН В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕЧИ
Если в печной камере имеется множество равномерно распределенных «факелов или других источников излучения (панельных керамических горелок, излучающих элементов электрических сопротивлений и т. д.), то при расчете лучеиспускания в замкнутом пространстве выражение для суммарного теплового потока от факела (газов) и кладки к нагреваемому материалу Q"K м можно привести к классическому закону Стефана — Больцмана:
0;..„=С.,,Я,S (5-7)
здесь Со — коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, С®= = 5,67 вг/(л2 • °К4); «в — приведенная (видимая) степень черноты печного (топочного) пространства; Гг и Гм — абсолютные температура газов и материала; | — условный коэффициент загрязнения лучевосприиимаю-7* 99
щей поверхности' технологическим уносом, окалиной и пр. (g=0,6-r-0,75); Д1 — усредненное значение разности четвертых степеней абсолютных температур.
Допуская, что потери тепла в окружающую среду равны теплу, получаемому кладкой за счет конвекции, В. Н. Тимофеев предложил формулу для определения приведенной степени черноты:
* ~«м8»Ф (1 — 8г) + 1
. В # (1 —* **) [®м + ег (1 — **)] + kr’
(5-8)
где ег и = НЯ/РК-
ем — степень черноты газов и Нагреваемого материала; ф = -коэффициент, представляющий собой,отношение лучевоспри-нимающей поверхности нагрева. изделий Ял к суммарной внутренней поверхности кладки FK\ обратная ему величина называется степенью развития обмуровки о>.
Лучевоспринимайщая поверхность меньше полной поверхности изделий FM и связана с ней отношением #a=q>FM, где <р — средний угловой коэффициент или коэффициент облученности, отнесенный к полной боковой поверхности нагреваемых изделий (он может быть отнесен также к полной поверхности пода). Этот коэффициент является чисто геометрическим параметром, который определятся формой поверхностей, их размерами, взаимным расположением и расстоянием между ними. Величина <р зависит от геометрической формы нагреваемых изделий, а также от способа их расположения на поду.
Значения <р для цилиндрических и прямоугольных заготовок приведены на рис. 5-5.
Для сложных систем вычислить значение углового коэффициента трудно. Часто представляется возможным воспользоваться методом поточной алгебры (метод Г. JL Поляка). В очень сложных случаях <р определяется экспериментально, с учетом того, что в геометрически подобных системах угловые коэффициенты равны.
Для электрических печей сопротивления видимая степень черноты будет:
Рис. 5-5. Диаграмма угловых коэффициентов <р, отнесенных к полной боковой поверхности нагреваемых изделий.
---®м®н
______________Ф Ч-1_______________
Ф (*и ~Ь еиэл----емеж»л) Н“ е8эл
(5-9)
где Бизл — степень черноты излучателей.
В формулу (5-7) вместо (7У100)4 подставляется (Гизл/100)4, где Тязл — абсолютная температура излучателя.
Для удобства расчета Д. В. Будрин преобразовал формулу (5-8), разделив числитель и знаменатель правой части этой формулы на eri}>; тогда
где.
СоБв—Cofeuen),
~ф~ + 1 — *»
> + 1 — *г
[*м + *r (J — *м)]
1 —«»
(5-10)
(5-11)
100
Величина еп может быть названа приведенной степенью черноты печного пространства. На рис. 5-6 дан график для определения множителя вп в зависимости от ег при разных значениях величины 0, определяемой по формуле
ф=6мЧ-'8г(1—18м)* (5*12)
По Д. В. Будрину при нагреве черноты окисленных металлов величина р меняется в узких пределах — от 0,85 до 0,95.
Температура газов не остается неизменной, а изменяется по ходу их от наивысшей до температуры, с которой газы уходят из печного пространства f0.r»' температура нагреваемого материала изменяется от начальной /'м до конечной /м- Поэтому при расчете температуры усредняют и в формулу (5-7) подставляют среднеэффективную разность четвертых степеней температур газов и нагреваемого материала, полученную эмпирическим приемом усреднения:
д,_ [(>«>) ('“) I,-
=>/[(Йо)‘-(^)][(Йг)‘-(ш“)Т М
где Тт — абсолютная теоретическая температура сгорания топлива при заданных условиях, если сжигание производится в рабочем пространстве печи, или температура, с которой газы попадают в рабочее пространство, если сжигание топлива производится в обособленной топке, °К; Т'м и Гм — абсолютные начальная и конечная температуры материала, °К; Т0.г—абсолютная температура газов, отходящих от рабочего пространства печи, °К.
