ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Передача тепла к поверхности садки из "Промышленные печи Том 1" Лакирование. Покрытия для лакирования состоят из смолы, например гиль-сонита, небольшого количества красящего вещества, например ламповой сажи, высыхающего масла, обычно льняного, и разбавителей, чаще всего бензина и керосина, добавляемых для облегчения лакирования. Металлические изделия обычно покрывают этой смесью, погружая их в жидкость и затем сушат в сушиле при температуре 190° С, а иногда 232° С (при черном лаке) и при температуре, редко превышающей 93° С (при цветной отделке). Тепло расходуется на нагрев красителя и плавление смолы. Некоторое количество тепла выделяется за счет окисления части льняного масла. Окончательная лаковая пленка толщиной 0,023 цм, состоящая из красителя, смолы и, очевидно, небольшого количества окисленного масла, составляет по массе 27% от первоначальной смеси. [c.27] Количество поглощенного тепла составляет 700 кдж (166 ккал) на 1 кг жидкой смеси, или 2600 кдж (620 ккал) на 1 кг пленки, плотность которой считается равной 1,1 г/см . [c.27] Следовательно, для листовой стали толщиной 1 мм количество тепла, поглощенного покрытием, при нагреве до 232° С равно 130 кдж1м (31 ккал1м ). Это составляет для каждого слоя покрытия 15% от количества тепла, необходимого для нагрева самой стали. [c.27] Дополнительные статьи расхода тепла. Во многих операциях нагрева требуется дополнительное тепло. Если садка загружается в контейнерах или на поддонах, то эти приспособления также должны быть нагреты. Тепло поглощается и водоохлаждаемыми шинами. Кроме того, если требуется нагрев и печи, и садки, стенки печи могут поглотить почти столько тепла, сколько поглотит садка. Эти статьи расхода тепла рассмотрены в последующих главах. [c.27] И б выполнены для стали, а, в и г — для меди. Графики б и г построены для температуры печи, которая значительно выше конечной температуры металла (скоростной нагрев). Величины, указанные на температурных кривых, обозначают время в минутах, прошедшее с момента начала процесса нагрева. [c.29] Из этих рисунков можно сделать два вывода. Первый состоит в том, что при скоростном нагреве температура стали далека от равномерной, когда достигается необходимая конечная температура. Второй вывод заключается в том, что при одинаковых условиях температура лучше выравнивается в меди, чем в стали, и этот факт, разумеется, является прямым следствием различия в теплопроводности этих металлов. [c.29] Кривые, подобные приведенным на рис. 28, могут быть получены графически, с помощью хорошо известного метода Шмидта, который объяснен в приложении 1. В этом методе бесконечно малые величины общего дифференциального уравнения заменены конечными малыми разностями. Метод Шмидта отличается двумя преимуществами нагрев можно начинать при любом распределении температур, в то время как для применения диаграмм на рис. 343—348 требуется равномерная температура в начале нагрева . Методом Шмидта могут быть также учтены изменения коэффициента теплопередачи. [c.29] Тепловой поток можно также исследовать высверливанием отверстий в образцах тех же размеров, что и обрабатываемые изделия, и установкой термопар в этих отверстиях. Этот метод дорогой, но его часто применяют. [c.29] Изменение теплопроводности как функции температуры показано на рис. 30 и 31. На рис. 31 можно отметить интересное обстоятельство. Теплопроводность для чистых металлов падает с температурой, а для сплавов — возрастает. [c.33] Твердые материалы, нагреваемые в промышленных печах, не обязательно являются сплошными. Очень часто садка состоит из отдельных частей, соединенных в стопки различной толщины, или представляет собой рулонный материал. В садках такого рода тепло передается в каждом твердом изделии так, как указано выше, но от одного изделия к другому, соседнему, тепло переходит через небольшие контактные поверхности и зазоры, заполненные газом, теплопроводность которого весьма мала. Хорошим примером низкой общей теплопроводности является нагрев связки рыболовных крючков. Быстрый тепловой поток в каждом изделии достигается вследствие циркуляции горячих газов сквозь связку изделий. Это положение, приводящее к теплопередаче нового вида, рассмотрено ниже в следующем разделе. [c.36] Согласно теоретической классификации процессов теплообмена тепло передается теплопроводностью, конвекцией или тепловым излучением. Фактически в печах наблюдается сочетание всех трех способов теплопередачи. Сотни статей и толстых книг посвящено теплопередаче . В данной книге рассмотрены только те вопросы теплопередачи, которые могут быть использованы проектантами и эксплуатационниками промышленных печей. [c.36] При теплопередаче путем теплопроводности молекулы как нагретого, так и холодного материала, в то время как эти два тела находятся в соприкосновении, сохраняют свое относительное положение. [c.36] Пример. Заготовка, нагретая до 1100 С, проталкивается по водоохлаждаемой глиссажной трубе диаметром 2 /2 , сверху которой приварен стальной квадратный брусок толщиной 25,4л л(. [c.37] При такой конструкции шины расстояние между нижней поверхностью заготовки и водой составляет 33,5 мм. Вода умягченная и температура ее равна 70° С. Температура контактирующих поверхностей лежит между 1100 и 70° С. Учитывая изменение теплопроводности с температурой и разницу в величине соприкасающихся поверхностей на горячей и холодной стороне, температура места соприкосновения принимается равной 540° С. При этом перепад температур составляет 540 — 70 = 470° С. Средняя теплопроводность стали в интервале температур между 540 и 70° С составляет 52 втЦм-град) [44,7 ккал м-ч-град)]. Площадь поверхности, через которую переходит тепло, равна 0,025 л( на 1 ж длины трубы. Отсюда скорость передачи тепла к глиссажной трубе равна 52 X 0,025 X 470/0,0335 = 18 300 вт м [15 700 ккал/(м-ч)]. [c.37] Когда холодный металл помещается в расплавленную соль или свинец или другой расплавленный металл, соль или свинец кристаллизуется на поверхности холодного металла, и тепло передается только теплопроводностью. Спустя весьма короткий промежуток времени твердая оболочка расплавляется. Начиная с этого момента, тепло передается теплопроводностью и конвекцией. Поэтому этот вопрос рассматривается ниже. [c.37] Однако следует упомянуть, что экспериментальное определение коэффициента теплопередачи при нагреве металла в жидких средах чрезвычайно трудно. По этой причине на практике применяется метод определения конечных результатов. Пример этого метода дан на рис. 75, показывающем время нагрева в ванне , необходимое для достижения хороших результатов, в функции толщины полосы и проволоки. [c.38] Это уравнение формулируется так количество тепла кдж), переданного к поверхности (м ), равно произведению коэффициента 2,37, плотности газа р кг м ), скорости газа с (м1сек) в степени 0,78, разности температур газа и стенки (°С) и времени t (ч). [c.38] Применение более точного уравнения оправдывается при расчетах трубчатых теплообменников, например рекуператоров, но неуместно при расчетах печей. В печи скорости и температуры газа меняются от одного места до другого. Газовый поток иногда проходит вдоль свода и не соприкасается с нагреваемым материалом. Во многих печах садка состоит из отдельных изделий, которые кладутся в поддоны. У такой садки не плоская поверхность, а скорее множество цилиндрических и сферических поверхностей. Газы, омывающие их, подчиняются различным законам теплопередачи. В таких случаях уравнение (3) отражает лишь общее положение о влиянии скорости газа на теплопередачу. [c.39] Для печей, работающих при температурах ниже 600° С, решающее значение имеет теплопередача конвекцией. Создаются такие большие скорости циркулирующих газов, что коэффициенты теплопередачи доходят до 35 вт град) [30 ккал м -ч-град)] и выше. При низких температурах печей (и сушил) высокие коэффициенты теплопередачи могут быть достигнуты только при высоких скоростях печных газов, поскольку теплопередача за счет теплового излучения при 540° С составляет меньше одной десятой теплового излучения при 1200° С. Это положение рассматривается в следующем параграфе. [c.39] Общеизвестно, что нагретые твердые тела излучают тепло. Они излучают некоторое количество тепла даже при низких температурах. Количество тепла, переданного тепловым излучением от нагретого твердого тела к более холодному твердому телу, равно разности между количеством тепла, излученного нагретым телом к холодному, и количеством тепла, излученным холодным телом к горячему. [c.39] Вернуться к основной статье