Методы изучения процессов тепло- и массопереноса. Теплообмен излучением. Излучение и поглощение реальных тел, страница 38

Приведенный  коэффициент  излучения  Спр  подсчитывают  по  формулам  лучистого  теплообмена,  а  коэффициент  теплоотдачи  конвекцией по  уравнениям  подобия.  Как  получать  эти  формулы  и  уравнения,  мы  рссмотрели  в  предыдущих  главах.

СЛОЖНЫЙ  ТЕПЛООБМЕН  В  ПЛОТНЫХ  СЛОЯХ  И  ПОРИСТЫХ  ТЕЛАХ

Плотные  слои  кусковых  материалов  и  мелких  изделий  (на-сыпные  садки ),    как  огнеупорные  плотные  и  пористые  теплоизо-ляционные  материалы,  по  всему  объему  имеют  пустоты,  запол-ненные  какой-либо  газовой  средой.  В  доменных  печах  такой  сре-дой  является  доменный  газ,  количество  и  состав  которого  меня-ются  по  высоте  печи.  Избыточное  давление  этого  газа  достигает   0,3 – 0,5  МПа,  и  это  в  некоторой  степени  сказывается  на  теплообмене,  поскольку   значительно  меняется  вязкость  газа  и  другие  теплофизические  его  свойства . В  зависимости  от  формы  и  поперечных  размеров  каналов  между  кусками  шихты  возможны  как  турбулентный, так  и  ламинарный  режимы  движения,  по-разно-му  определяющие  интенсивность  конвективного  теплообмена.  До-менный  газотносится  к  полупрозрачным  средам,  так  как  в  нем  есть  СО2 ,  Н2О  и  пыль.  Состав  газа  и  его  температура  переменны  не  только  по  высоте,  но  и  по  поперечному  сечению  шахты.  По-этому  теплообмен  в  слое  шихты  очень  сложен,   процессы  тепло-проводности ,  излучения  и  конвекции  разделить  невозможно.  Мо-жно  только  констатировать,  что  в  нижних   горизонтах  шихты  преобладает   теплообмен  излучением,  а  в  верхних – конвекцией.

Из-за  неопределенности   размеров  кусков,  то  есть  их  повер-хности  теплообмена,  используют  объемный  коэффициент  теплоот-дачи,  учитывающий  все  три  вида  теплообмена.  Б. И. Китаевым  для  определения  такого  суммарного  коэффициента  теплоотдачи   редложена  формула

a Sv = 186 W0,9 T 0,3 M¢ / d 0, 75 , в  которой  W – скорость,  а  Т – средняя  температура  газов, К;          

М¢ - коэффициент, зависящий  от  содержания  мелочи  в  шихте. 

Понятно,   что  и  эта  формула   приближенная,  поскольку  ско-рость  газов  и  их  температура  зависят  от  качества  дутья (содержа-ния  кислорода  в  дутье,  добавки  мазута  или  горючего  газа)  и  от  качества  шихтовых  материалов.

Таков  же  характер  теплообмена  и  в  других  шахтных  печах,  как то – вагранках,  известковообжигательных,  ферросплавных.

Особенностью  теплообмена  в  них  является  то,  что  футеровка  в  передаче  тепла  практически  не   участвует.  Зато  она  подвергается  интенсивному  истиранию  шихтовыми  материалами.  Для  увеличения    стойкости  организуют  ее  охлаждение  с  помо-щью  специальных  охлаждающих  устройств.

Теплообмен  в  непродуваемых  плотных  слоях  отличается  лишь  тем,  что  в  них  невелика  доля  конвекции;  основную  роль  играют  теплопроводность  кусков,  их  излучение    и  теплопровод-ность  газов  между  кусками.  В  таких  условиях  способность  слоя  проводить  тепло  оценивается  эффективным  (эквивалентным)  коэф-фициентом  теплопроводности.  Для  его  определения  различными  авторами  предложены  различные  формулы  и  методы  расчета,  например,  [12],[13].

Эффективным  коэффициентом  теплопроводности  пользуются  и  при  расчетах  по  нагреву  листового  металла  в  пакетах,  ленты  в  рулонах,  проволоки  в  бунтах, насыпных  садок   из  мелких  изделий.  Коэффициенты  теплопроводости  пористых  тел,  в  том  числе  плот-ных  кирпичей,  бетонных  блоков,  волокнистых  плит ,  матов  и  других  теплоизоляционных  материалов  также  являются   эффектив-ными.  Определяют  их  обычно  экспериментально  и  полученные  данные  представляют  либо  в  виде  таблиц,  либо  графиков,  либо  корреляционных  ормул.  При  этом  в  примечаниях  указывают  сре-ду,  заполнявшую  поры  материала,  интервал  применения  формулы.