Т я б л и ц а 13. Теплофизические свойства некоторых теплоносителей

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ

В соответствии с общей теорией печей М. А. Глинкова печи сопро­тивления косвенного действия как печи-теплообменники имеют конвективный режим тепловой работы, когда теплопередача конвекцией является единственным возможным или доминиру­ющим (определяющим) теплообменным процессом по сравнению с тепловым излучением и теплопроводностью.

Возможны следующие разновидности этих печей:

а) печи с нагревателями (ЗГТ), экранированными от нагрева­емого материала (ЗТП), и с принудительной циркуляцией атмо­сферы, работающие по конвективному проточному режиму не­зависимо от температуры лучепрозрачного газообразного тепло­носителя;

б) печи с принудительной циркуляцией нелучепрозрачных жидких или псевдоожиженных теплоносителей и печи со свободной (естественной) конвекцией жидкого теплоносителя, работающие по конвективному циркуляционному режиму;

в) низкотемпературные (Т_ра6 ≤ 1000 К) печи с принудительной циркуляцией атмосферы, работающие по конвективному циркуля­ционному режиму; влияние возможного теплового излучения от неэкранированных нагревателей учитывают поправочным коэф­фициентом;

г) сечи с жидкометаллическими теплоносителями, работающие по циркуляционному режиму; конвективная теплопередача интен­сифицируется высокой теплопроводностью среды в рабочем пространстве.

Конвективный режим теплообмена характеризуется тремя стадиями переноса тепла из ЗГТ в ЗТП:

1) перенос тепла через пограничный слой, возникающий на поверхности нагревателя F_н с температурой Т_н, к теплоносителю температурой Т'_тн, который оценивается коэффициентом теплоотдачи а’’;

2) перенос тепла в теплоносителе в результате естественного или принудительного массообмена;

3) перенос тепла через пограничный слой, возникающий на поверхности нагреваемого материала Fм с температурой Тм, от теплоносителя с температурой Т'_тн, который оценивается коэффи­циентом теплоотдачи а".

Тепловой поток при стационарном процессе конвективной теплопередачи равен

    (Х.15)

где q_ТН — плотность теплового потока, переносимого в тепло­носителе; а_К— результирующий коэффициент конвективной те­плопередачи.

Согласно уравнению (Х.15) эффективность конвективной тепло­передачи зависит от лимитирующего звена в рассмотренной цепи стадий переноса тепла.

Для нагрева воздуха или технологических газов в низко и среднетемпературных печах сопротивления с принудительной циркуляцией атмосферы, работающих в конвективном проточном режиме, применяют печные электрокалориферы типа СФО с ма­ксимальной температурой металлических нагревателей, выпол­ненных из сплавов сопротивлении, до 1375 К. Высокотемператур­ный нагрев (до 2300 К) инертных газов производят в проточных высокотемпературных калориферах или в устройствах импульс­ного типа с аккумулирующей пористой насадкой, имеющей раз­витую поверхность теплообмена (например, прессованная воль­фрамовая проволока или шаровая засыпка из оксида алюминия). Конструкция нагревателей должна обеспечивать свободное обдувание его теплоотдающей поверхности поперечным газовым потоком: проволочные или ленточные зигзаги; проволочные спи­рали, свободно обдуваемые или навитые на керамические спирали; трубчатые нагреватели из тканых пли плетеных сеток, стержней по форме беличьего колеса, пластин с продольными разрезами и т. п.

Величину а' находят из обобщенных уравнений:

при 80 < Rе < 1000 Nu=   ;

при Rе> 1000 Nи = 0,268

В качестве определяющего размера /₀ принимают: для про­волоки — диаметр; для ленты с соотношением сторон поперечного сечения 1 : 10 и периметром П_л — 1₀ П_л /(1,5π)  0,22 П_л, если длинная сторона сечения расположена вдоль направления течения потока, или 1₀ П_л /π  0,32 П_л, если длинная сторона сечения расположена поперек.

Удельная поверхностная мощность нагревателя q_к, работа­ющего в конвективном режиме, зависит от допустимой темпера­туры нагревателя Тн при заданной температуре теплоносителя Тт’^н с учетом факторов, влияющих на конвективный теплообмен

q_к = а' (Т_н - Тт’^н) = а' ΔТ                                                       (Х.16)

_где ΔТ — температурный напор «нагреватель — теплоноситель». Результатирующая удельная поверхностная мощность q_∑ учи­тывает   неизбежное тепловое излучение экранированного нагрева­теля на стенки электрокалорифера или на стены и экран печной камеры конвективной печи в виде соответствующей поверхностной мощности q_П аналогично уравнению (Х.13)

q_∑= q_к+ q_П                                                        (Х.17)

По данным МЭИ, при скорости воздуха 5—20 м/с величина а' - 100-300 Вт/(м²К); q_к = 10-30 кВт/м² при ΔТ = 100 К и q_к= 40- 100 кВт/м² при ΔТ = 400 К, при этом для допустимой температуры нагревателей 800—1100 К величина q_П = 5-10 кВт/м².

Неэкранированные нагреватели низкотемпературных печей с принудительной циркуляцией атмосферы, работающих в конвективном циркуляционном режиме, при Тн 800-900 К имеют q_П 10-15 кВт/м².

Перенос тепла в теплоносителе связан с конвективным переносом массы, имеющей определенные теплофизические свойства (табл. 13).

Воздух и технологические газы отличаются низкой способ­ностью к конвективному теплопереносу вследствие малой плот­ности и низкой теплопроводности. Обычно их используют в каче­стве теплоносителей в печах с принудительной циркуляцией, оснащенных специальными печными вентиляторами осевого или центробежного типа конструкции ВНИИЭТО.

Жидкие теплоносители с ионной теплопроводностью (расплавленные соли и шлаки) имеют плотность на 3—4 порядка выше, чем газы, и вследствие более высокой энтальпии способны создать интенсивный теплоперенос, но у них наибольшая вязкость и не­высокая теплопроводность. В электродных соляных ваннах типа СВС и в печах электрошлакового переплава эти недостатки тепло­носителей ослабляются электродинамической конвекцией, воз­никающей при протекании электрического тока через ванну. Большая объемная теплоемкость солей и шлака позволяет создать компактные конвективные печи с наименьшими объемом рабочего пространства и габаритами. Особые преимущества как тепло­носитель имеет вода, но из-за низкой температуры кипения ее

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте