3.4. Теплообмен при перекрестном движении газа и материала

Перекрестная схема движения материалов и газов имеет место в процессах агломерации, при обжиге и охлаждении окатышей на конвейерных машинах, охлаждении агломерата и окатышей в чашевых охладителях и т.д. Рассмотрим задачу нагрева слоя потоком газа при перекрестном движении материала и газа при тех же допущениях, что и в предыдущей задаче.

Учитывая, что и (рис.) уравнения теплового баланса для элемента слоя объемом и протекающего через этот элемент потока газа для рассматриваемого случая имеет вид:

; (3.30)

. (3.31)

Вводя обозначения

; ;

; ; ,

где и .

Приведем систему уравнений (3.30) – (3.31) к виду:

,

с краевыми условиями , идентичную формулировке задачи Шумана (уравнения 3.24., 3.25, 3.26).

Таким образом, при использовании безразмерной координате и безразмерного времени для решения задач теплообмена при перекрестном движении материала и газа можно применять расчетный аппарат (уравнения 3.27, 3.28). Введение суммарного коэффициента теплопередачи позволяет использовать полученные решения для анализа процессов теплообмена в слое, состоящем из частиц, обладающих термическим сопротивлением.

3.5. Теплообмен при противоточном движении газа и материала слоя

Противоточная схема движения материалов слоя и газа имеет место в шахтных печах (доменных, вагранках, и.т.д.), в печах для обжига известняка, восстановления окатышей и т.д. При тех же допущениях, что и в предыдущих задачах, рассмотрим задачу нагрева слоя при противоточном движении материала и газа (рис. ). При этом обычно используют понятие теплоемкости потока

, (3.32)

где G_i, V_i – массовый и объемный расходы, кг/с и м³/с; C_i, C_i,v – удельные массовая и объемная теплоемкости, Дж/(кг К) и Дж/(м³ К).

Учитывая, что массовый расход материала слоя , где S – площадь поперечного сечения слоя, м², и движения шихты происходит в направлении оси у, подставим в уравнение (3.30) в виде

. (3.33)

Поскольку в уравнении (3.33) переменными величинами являются Т_г и Т_м, необходимо записать уравнение закона сохранения энергии, устанавливающее связь между ними, или .