5-6. Критериальный расчет внешнего теплообмена в рабочих камерах высокотемпературных печей 1

Доля общего тепла, переданного лучеиспусканием, может быть определена по формуле:

Эта величина называется коэффициентом прямой отдачи тепла.

Пример 5-2. Для щелевой камерной печи, представленной на рис. 5-7, определить температуру отходящих газов. Температура металла: начальная tм' = 20 ˚C , конечная t''м = 1250 °С. Теоретическая температура горения tт = 1900 °С. Эффективная лучевоспринимающая поверхность металла Hл = 1,085 м2. Расход топлива (мазута) B = 18.8×10-3 кг/сек. Количество продуктов сгорания при a = 1,15, vг = 13,11 м3/кг (по справочнику). К. П. Д. камеры сгорания ηк = 0,92.

Рис. 5-7. Щелевая камерная кузнечная печь.

Рис. 5-7. Щелевая камерная кузнечная печь.

Безразмерные температуры:

  • начальная металла:

  • конечная металла:

  • отходящих газов:

Задаемся предварительно температурой отходящих газов tо.г = 1300 °С, тогда средняя теплоемкость газов cг = 1720 дж/кг∙град.

Приведенная степень черноты εв = 0,43 (вычислено отдельно, см. [Л. 1]). Определяем критерий Больцмана (по формуле 5-26):

Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности принят ξ = 0,70. Соотношение лучистого и конвективного теплообмена βконв принято для данного типа печи равным 1,15; m = (1 – θ4м)1/2 =(1 – 0.74)1/2 = 0.87.

По формуле (5-31) находим:

Температура отходящих газов равна:

Это близко к ранее принятой.

Пирометрический коэффициент:

Излучательная способность газа, найденная из расчетных графиков, относится к равномерно нагретому газу. Для практического использования этих графиков предполагают, что газы в печи (или на каком-либо участке печи) имеют постоянную среднюю температуру, одинаковую по всей толщине газового слоя, причем усреднение температур производится при помощи эмпирических формул, не отражающих аэродинамики и оптические особенности рассматриваемого процесса.