5-11. Расчет нагрева металла в печи с переменной температурой

Во многих промышленных печах температура газов по мере движения в рабочем пространстве меняется (рис. 5-12). Одновременно меняется и температура нагреваемого материала, движущегося обычно противоточно с потоком газов. Аналитическое решение задачи радиационно-конвективного нагрева при указанных условиях рассмотрим на примере нагрева термически тонких изделий, движущихся непрерывным потоком (например, тонкой стальной ленты [Л. 25]). Вследствие небольшой толщины изделий перепад температур по ее сечению ничтожен и определяющим является внешний теплообмен. Как известно из теории нестационарной теплопередачи, этот случай будет иметь место, когда:

Дифференциальное уравнение радиационно-конвективного теплообмена для участка печи с бесконечно малой длиной dl, на которой температуры газов и ленты изменяются ничтожно мало, имеет следующий вид:

где dHл = dlB - поверхность теплообмена участка; B - ширина материала, движущегося сплошным потоком (ленты); Wм - водяной эквивалент материала.

Рис. 5-12. Схема нагрева «тонких» изделий в печи с противоточным движением.

Рис. 5-12. Схема нагрева «тонких» изделий в печи с противоточным движением.

1 и 2 - потоки газов и «тонкого» материала; 3 - абсолютная теплоизоляция.



Обозначим через m = Wг/Wм отношение водяных эквивалентов газового потока и материала, а через Tс = Tг - mTм некоторый постоянный температурный параметр. Тогда величина отнесенной к параметру Tс безразмерной температуры материала составит:

После подстановок уравнение (5-79) получается в безразмерном виде:

Здесь Иc - радиационный критерий, отнесенный к Tc;

Здесь - время нагревания ленты на участке; wм - скорость движения ленты материала.