5-3. Теплопередача в печах с большим объемом свободного рабочего пространства

В рабочем пространстве печи имеет место сложный теплообмен всеми способами: лучеиспусканием, конвекцией (соприкосновением) и теплопроводностью (рис. 5-3). Эти способы теплообмена проявляются одновременно и сочетаются друг с другом; так, конвекция тепла в газах и жидкостях идет одновременно с теплопроводностью (кондукцией), лучеиспускание имеет место одновременно с конвекцией (радиационно-конвективный теплообмен), или с теплопроводностью (радиационно-кондуктивный теплообмен). Тепло от раскаленных газов передается как непосредственно поверхности нагреваемых изделий лучеиспусканием и конвекцией, так и своду, стенам и поду печи (также лучеиспусканием и конвекцией). Внутренняя, поверхность огнеупорной кладки печи, нагреваясь, передает тепло лучеиспусканием поверхности материала через слой движущихся газов, частично поглощающих это тепло.

Рис. 5-3. Схема теплообмена в камерной печи.

Рис. 5-3. Схема теплообмена в камерной печи.

Таким образом, свод, стены и под играют роль вторичных излучателей. Часть тепла, идущая от газов к своду, стенам и поду, проходит через кладку вследствие ее теплопроводности и теряется в окружающую среду. Изделия соприкасаются с подом печи, и от раскаленного пода тепло отчасти передается также и путем теплопроводности. Наконец, внутрь нагреваемых изделий тепло передается посредством теплопроводности.

Количество тепла, полученное нагреваемым материалом от газов и от кладки:

Здесь Qлг.м - тепло, переданное материалу от газов лучеиспусканием; Qкг.м - тепло, переданное материалу от газов конвекцией; Qлк.м - тепло, переданное материалу от кладки лучеиспусканием.

Свод печи и другие ее ограждения представляют собой как бы рефлектор: кладка поглощает энергию, излучаемую газами, и в свою очередь посылает лучистую энергию на нагреваемый материал. Роль поверхностей косвенного нагрева определяется слагаемым Qлк.м. В металлургических печах излучение кладки в практических условиях может составить 40 - 60% общего количества тепла, полученного материалом.