- •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
,
.