ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Граничные условия, реализуемые в печах из "Топливо Кн2" Граничные условия, т.е. условия теплового взаимодействия между нагреваемым (или охлаждаемым) телом и окружающей его средой, могут быть различными. Они видоизменяются в зависимости от того, выражается ли результат этого взаимодействия непосредственно изменением температуры поверхности (условие первого рода), величиной плотности теплового потока, проходящего через поверхность (условие второго рода), или законом теплообмена между средой и поверхностью, объединенным с законом теплопроводности (граничные условия третьего рода). [c.625] Кроме указанных, существуют граничные условия четвертого рода, применяемые, в частности, при контакте различно нагретых тел, имеющих на поверхности контакта одинаковую температуру. [c.626] При упрощенных теплотехнических расчетах топливных печей граничные условия третьего рода являются самыми общими. В случае применения других граничных условий предусмотренное этими условиями изменение температуры или теплового потока на поверхности нагреваемого тела должно быть обеспечено соответствующей конструкщ ей и режимом работы печи. Для расчета печи с целью обоснования конструктивных рещений и эксплуатационного режима необходимо часто применяются уравнения теплового баланса и теплообмена, т.е. прибегают к использованию фаничных условий третьего рода. При этом, как известно, условия сопряжения внешней и внуфенних задач задаются через виртуальный коэффициент теплоотдачи. [c.626] При этом имеется в виду, что слой окалины при окислении вследствие выделения теплоты саморазофевается и может, по рекомендации Б.Ф. Зобнина [12.3], рассматриваться как внешнее тепловое сопротивление. [c.626] При инженерных расчетах процессов нафева в печах величины а . и а . принимаются условно постоянными для некоторых характерных периодов нафева или зон печи. [c.626] Следовательно, переток тепла из одной половины тела в другую не происходит. Условие симметрии (12.13) сохраняет силу, если плоское тело нагревается с одной стороны, а с другой идеально изолировано, например, лежит на нетеплопроводном поду. Тогда распределение температур изображается половиной кривой, представленной на рис. 12.3, в. При несимметричном нагреве (рис. 12.4) условие (12.13) соблюдается в точке с координатой X, которая в начальный момент процесса имела значение Л , а в дальнейшем может изменяться. [c.627] Кроме общих граничных условий третьего рода, выражаемых уравнениями (12.11) и (12.8), для решения дифференциальных уравнений теплопроводности (12.2) и (12.3) с целью расчета тепловой работы топливных печей применяют дополнительные граничные условия, отображающие типические особенности конструкции и режима работы печей. [c.627] Конструкцией печи определяются способ размещения или передвижения нагреваемых тел, распределение мест ввода и отбора печной среды, непосредственная или через стенку (муфель) передача тепла этим телам, эксплуатациошая характеристика топливосжигающих приборов или устройств для превращения электроэнергии в тепло и аппаратов для удаления отработанных веществ. Следовательно, от конструкции печи зависит происходит ли передача тепла неподвижным предметам или движущимся, и как движущимся по отношению к потоку нагревающей среды — навстречу, параллельно или перекрестно какова открытая для теплообмена (эффективная) поверхность нагреваемого материала и соответствующая поверхность стенок а также какое участие в передаче тепла принимают газовая среда и стенки печи. [c.627] Кроме того, конструкция печи влияет на теплопередачу посредством своих элементов, предназначенных для сжигания топлива, превращения в тепло электроэнергии и перемещения газов. От этих конструктивных элементов зависят интенсивность и характер тепловыделения, скорость и направление движения газов, т.е. факторы, которыми определяется температура газовой среды ГД1) (функция времени — продолжительности передачи тепла) и суммарный (включающий излучение и конвекцию) коэффициент теплоотдачи а ., или а . (формула (12.8) и (12.9)). [c.627] Возможности, заложенные в конструкции печи, в той или иной мере реализуются режимом ее работы. Составными частями режима, как намечаемого, так и фактического, являются а) величина садки нагреваемого материала и определенный порядок его посадки и выдачи из печи (режим загрузки и выгрузки) б) изменение во времени технологически и теплотехнически важных температур (температурный режим) в) необходимое для осуществления температурного режима питание печи теплом (тепловой режим) г) связанное с конструкцией печи и всеми уже указанными условиями ее работы распределение скоростей и давления в потоке печной среды (газодинамический режим). [c.628] Нередки случаи, шгда, в противоположность сказанному выше, температурный режим ставится в зависимость от теплового. При этом обычно вводят в печь максимально возможное количество тепла и получают соответствующие максимальные температуры. [c.628] Как отмечалось, печи подразделяют на камерные, методические и проходные. [c.628] В камерных печах с учетом неподвижного расположения нагреваемого металла для качественного (равномерного) нагрева садки необходимы одинаковые условия передачи тепла во всем рабочем пространстве и, в первую очередь, одинаковая повсюду температура газов — носителей тепла. Во времени температура газов обычно изменяется соответственно изменениям общего количества тепла, вводимого в рабочее пространство печи и количеств тепла, поглощаемых садкой и печными стенками (рис. 12.5). [c.628] При одновременном введении в печь относительно большой и холодной садки, т.е. при периодической работе печи, происходит усиленный отъем тепла от газов и стенок, вследствие чего их температуры вначале низки, а затем, по мере нагревания садки, повышаются (см. рис. 12.5). [c.628] В методических печах нагреваемый материал передвигается по печному каналу в одном направлении (прямоточно), навстречу (противоточно) или при сочетании указанных схем взаимного перемещения с перекрестным движением материала по отношению к потоку газов. Для этого газы вводят во многих местах по длине печного канала, а отводят по концам канала или отдельных его участков. Температура газовой среды в направлении движения материала может быть различной, но в сечениях, перпендикулярных этому направлению, условия нагрева материала, а следовательно, и температура газов должны быть одинаковыми во избежание неравномерного нагрева изделий. [c.629] Для проходных печей характерна чисто перекрестная схема движения материала и газов, для чего последние вводят и отводят во многих местах через боковые стенки печного канала. [c.629] Изменение всех характерных температур при прямотоке и противотоке показано на рис. 12.6. При перекрестном токе изменение всех температур, за исключением температуры внутренней поверхности стенок 1 , которая с самого начала повышается, происходит согласно рис. 12.5 (для / периода нагрева). В дальнейшем возможно иметь также выдержку согласно рис. 12.5. В ряде случаев температурный режим может быть весьма различным, в частности и таким, как на рис. 12.6, а или б. [c.629] В процессе нафева материала, особенно в случае передачи тепла преимущественно излучением, коэффициенты теплоотдачи а , и а ., естественно, существенно изменяются (обычно увеличиваются к концу нафева), и необходимо вычислять эти величины для отдельных периодов или зон печи. [c.629] Вернуться к основной статье