3. Теплообмен между внутренней поверхностью кладки и окружающей атмосферой

Внутренняя поверхность кладки участвует в теплообмене двух видов - внутрипечном и внешнем с окружающей средой.

Тепловой поток через кладку в окружающую среду состав­ляет 4650-7000 вт/м² т. е. он мал по сравнению с падающими на внутреннюю поверхность кладки лучистыми потоками внутри печного пространства, составляю­щими 465000-930000 вт/м². По­этому тепловой поток через кладку мало влияет на температуру внутренней поверхности ее. Вместе с тем потери через кладку составляют существенную часть выделяющегося в печи тепла. Вследствие этого они должны быть сведены к минимуму, что и определяет теплотехнические функции кладки. Тепловые поте­ри газоплотной кладки складываются из двух составляющих: потери в результате теплопроводности (Q_тепл), обусловли­ваемые разностью температур по толщине стенки, и потери теп­ла, аккумулированного стенкой (Q_акк), при нагревании и теряе­мого при охлаждении. Чем толще стенка и чем меньше ее теп­лопроводность, тем меньше потери первой группы. Потери вто­рой группы зависят от средней по массе температуры стенки и ее толщины. Потеря аккумулированного тепла играет сущест­венную роль только в печах периодического действия, когда кладка печи периодически нагревается и охлаждается. В этом случае следует применять кладку, для которой сумма потерь Q_Σ=Q_тепл+Q_акк будет величиной минимальной.

На рисунке 8 показана кладка трех основных видов: однослой­ная (а), с внешней изоляцией (б) и с внутренней изоляцией (в). Как следует из ломаных линий, характеризующих распределе­ние температур в стационарном состоянии, максимальной сред­ней по массе температурой характеризуется кладка с внешней изоляцией, минимальной - кладка с внутренней изоляцией. Внешняя изоляция дешевле внутренней, поэтому кладку с внешней изоляцией применяют для печей непрерывного дейст­вия. Кладку с внутренней изоляцией применяют в печах периодического действия с коротким периодам действия печи. Одно­слойная кладка конструктивно самая простая и дешевая, но ее применение приводит к повышенным тепловым потерям печи.

Рисунок 8 - Три типа кладок: а - однослойная; б - с внешней изоляцией; в - с внутренней изоляцией

В некоторых случаях пользуются кладкой специальных ви­дов, например такой, внутри которой расположены каналы для отвода продуктов сгорания, а с внешней стороны заключенной в кессоны. В них нагревается воздух, подаваемый для горения.

Подобное усложнение конструкции кладки иногда оправдано улучшением теплотехнических показателей работы печи.

Кроме теплотехнических, кладка выполняет строительные, а в печах некоторых типов и технологические функции, когда ма­териал 1внутренних частей кладки реагирует с материалом, под­вергаемым тепловой обработке. В таких случаях служба клад­ки нередко является узким местом в работе печи (например, в мартеновских печах).

На работу печи сильно влияет фильтрация воздуха и газов через швы и трещины, поэтому необходимо принимать все ме­ры к тому, чтобы в период работы печи кладка была газоплот­ной.

Литература: 4 осн. [12-40].

Контрольные вопросы:

1. Тепловая нагрузка, тепловые режимы, коэффициент полезного теплоиспользования.

2. Радиационный режим работы печей.

3. Конвективный режим работы печей.

4. Слоевой режим работы печей.

5. Теплообмен внутри материала, подвергаемого тепловой обработке.

6.Теплообмен между внутренней поверхностью кладки и окружающей атмосферой.