
- •Введение
- •Лекция №1 Получение тепловой энергии путем сжатия топлива
- •1.1. Топливо, его виды, основные характеристики.
- •1.1.1. Характеристики состава топлива.
- •1.1.2. Теплота сгорания топлива.
- •1.2. Горение топлива.
- •2.2 Состав и объем продуктов горения.
- •Температура горения топлива.
- •3.2 Теплопередача конвекцией.
- •3.3 Теплопередача излучением.
- •Лекция №4 Особенности теплового излучения газов
- •4.1 Суммарная теплоотдача от продуктов горения и кладки печи к нагреваемому металлу.
- •Лекция №5 Теплопередача теплопроводностью
- •3.6.1 Дифференциальное уравнение теплопередачи теплопроводностью.
- •3.6.2 Теплопередача теплопроводностью при стационарном тепловом состоянии.
- •3.6.3 Теплопередача от одной газовой среды к другой через многослойную плоскую стенку.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Лекция №6 нагрев металла
- •6.1. Определение интервала ковочных температур
- •Допустимый интервал ковочных температур
- •Технологически необходимый интервал температур
- •6.2. Химические процессы, происходящие при нагреве металла Окалинообразование
- •Обезуглероживание стали
- •6.3. Перегрев и пережог стали
- •Лекция №7 Температурные напряжения при нагреве
- •Определение времени нагрева заготовок.
- •7.2. Разделение заготовок на категории “тонких” и “массивных” при определении времени нагрева.
- •7.3. Определение времени нагрева “тонких” заготовок.
- •7.4. Определение времени нагрева решением уравнения теплопередачи теплопроводностью.
- •График Будрина д.В для центра цилиндра.
- •Теплоизоляционные материалы
- •Общестроительные материалы.
- •8.2. Классификация печей
- •8.3. Основные виды печей и их характеристика Камерные печи
- •Методические печи
- •8.4. Элементы конструкции, узлы и агрегаты печи Фундаменты и каркасы
- •Футеровка печи
- •Устройства для сжигания топлива
- •Устройство для удаления продуктов горения
- •Устройства для подогрева воздуха и газа
- •Лекция №9 Средства механизации работы печей
- •9.1. Контроль и автоматическое регулирование теплового режима печей
- •9.2. Автоматическая система регулирования (аср)
- •Лекция №10 Тепловой баланс и характеристики тепловой работы пламенной печи
- •10.1. Уравнение теплового баланса
- •10.2. Правила пуска и техника безопасности при работе пламенных печей.
- •11.2. Косвенный нагрев металлических заготовок Электрические печи сопротивления
- •Нагрев в расплавленных слоях (соляные ванны)
- •Нагрев в электролите
- •11.2. Установки прямого электронагрева. Электроконтактные нагревательные установки
- •11.3. Расчет установки электроконтактного нагрева.
- •Лекция №12 Индукционные нагревательные устройства
- •12.1. Электрические схемы индукционных установок
- •12.2. Индукционный нагреватель.
- •12.3. Методика расчета индукционной нагревательной установки.
- •12.4. Техника безопасности при обслуживании электрических нагревательных устройств.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.2 Теплопередача конвекцией.
Заключается в переносе тепла движущимися частицами газа или жидкости. Природа сил, возбуждающих движения, различна. Конвекция считается свободной, если движение происходит вследствие разностей плотностей нагретых и холодных элементарных объемов.
Конвекция является вынужденной, если движение в газе (жидкости) возникает под действием внешнего источника (вентилятор, насос и т.д.). Удельный тепловой поток конвективной теплопередачи между газом и твердым телом по закону Ньютона пропорционален разности их температур. При нагреве твердого тела
,
,
(26)
где
- удельный тепловой поток конвективной
теплопередачи;
- коэффициент
теплоотдачи конвекцией;
- температура газа
при оС,
оК;
- температура
поверхности твердого тела, оС,
оК.
Коэффициент теплопередачи конвекцией является функцией многих переменных
форма
поверхности).
Он устанавливается опытным путем или применением критериев подобия тепловых процессов:
- Рейнольдса;
- Нуссельса;
- Прандлтя;
- Грассгофа;
- Пекле,
где
- скорость газа;
- размер газового
потока;
- кинематическая
вязкость;
- ускорение
свободного падения;
- коэффициент
объемного расширения газа;
- разность температур
газа и поверхности твердого тела.
Решается критериальное уравнение типа:
,
(27)
где
- коэффициенты, определяемые опытным
путем.
Из критерия Нуссельта определяется .
3.3 Теплопередача излучением.
Тепловое излучение – излучение электромагнитных колебаний. Основное количество тепловой энергии при температурах печей переносятся электромагнитными колебаниями с длинами волн 0.6 – 50мкм.
Тепловой поток
излучаемой энергии
выражается в ваттах. Количество энергии,
излучаемое единицей поверхности в
единицу времени, называется плотностью
теплового излучения.
,
.
(28)
Тепловое излучение свойственно всем телам. Попадая на поверхность другого тела или в лучепоглощающую среду, лучистая энергия поглощается, отражается и проходит сквозь тело полностью или частично в зависимости от свойств тела, характеризуемых коэффициентами:
- коэффициент
поглощательной способности;
- коэффициент
отражательной способности;
- коэффициент
способности пропускать тепловую энергию;
где
,
,
- части теплового потока излучения,
поглощенные, отраженные и пронизавшие
тело.
Тогда
В зависимости от свойств различают тела:
абсолютно черное,
если
,
абсолютно белое,
если
,
теплопрозрачное,
если
,
серое,
.
Всякое тело излучает энергию и в тоже время отражает и поглощает лучи, падающие на него от излучения окружающих тел. Фактически измеряется приборами и ощущается суммарное, а не собственное излучение тела.
Зависимость плотного излучения абсолютно черного тела от температуры была установлена экспериментально И. Стефаном (1879г.) и методом термодинамических расчетов Л. Больцманом (1887г.).
,
(29)
где
- плотность излучения абсолютно черного
тела;
- постоянная
излучения абсолютно черного тела;
- постоянная
Больцмана, весьма мала,
- велика, принято выражение
,
(30)
где
- коэффициент излучения абсолютно
черного тела.
Плотность излучения серых тел принято выражать через плотность излучения абсолютно черного тела
,
(31)
где
- степень черноты серого тела.
Установлена
Кирхгофом (закон Кирхгофа) связь между
поглощательной способностью серого
тела (коэффициент А) и его плотностью
излучения
,то
есть функция четвертой степени абсолютной
температуры. На основании законов
Стефана – Больцмана и Кирхгофа можно
определить результирующий тепловой
поток между двумя твердыми телами,
имеющими различную температуру,
расположенными в лучепрозрачной среде.
,
(32)
где
- приведенная степень черноты серых
тел, участвующих в теплообмене;
и
- угловые коэффициенты, показывающие
долю теплового излучения одного тела,
попадающего на поверхность другого
тела;
- расчетная
поверхность теплообмена.
Угловые коэффициенты определяются, как правило, экспериментально. Для некоторых случаев теплообмена они могут быть определены:
- две плоскости, параллельные с малым
расстоянием между ними
тогда
Если имеется система тел, из которых одно имеет вогнутую поверхность (1), а другое – выпуклую (2) как это есть в рабочем пространстве печи, то
,
.