ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧАХ - 1

В электрических печах тепловая энергия получается посредством преобразования в нее электрической энергии. Источником тепла могут быть электрическая дуга (в дуговых печах), электрические нагреватели (в печах сопротивления) или тепло возникает в толще нагреваемых изделий, помещенных в электрическое поле промышленной или большой частоты (в индукционных печах). Ниже будут рассмотрены пламенные печи, а об электрических печах будет дано лишь общее представление.

Гениальный русский ученый М. В. Ломоносов после установления физической сущности теплоты и открытия закона сохранения материи и энергии дал в трактате «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном» (1742 г.) строгое определение причин движения газов в полостях печей. В 1763 г. в труде «Первые основания металлургии или рудных дел» М. В. Ломоносов указал на зависимость хода плавки от свойств руды и топлива, изложил «действие огня в самодуях», т. е. объяснил работу дымовых труб, самодувных печей и т. д., а также высказал мысль об использовании тепла отходящих от печей газов. В 1822 г. французский ученый Фурье изложил теорию распространения тепла внутри твердые тел и дал решения частных случаев нагрева тел в труде «Аналитическая теория тепла». Значительное влияние на развитие печной теплотехники оказали труды выдающегося русского металлурга В. Е. Грум-Гржимайло, опубликовавшего в 1905—1909 гг. гидравлическую теорию печей, в которой сформулированы основные принципы построения печей с естественным движением газов. Математическое обоснование этой теории дал И. Г. Есьман (1910 г.). Гидравлическая теория печей положила начало развитию теории печей и сыграла в свое время положительную роль в строительстве печей с естественным движением газов. Однако в дальнейшем, когда появилась необходимость строить быстродействующие печи с принудительным движением газов, она была оставлена, как мешающая дальнейшему развитию печей. Тепловые расчеты печей были применены русским металлургом Н. Е. Скаредовым, положившим начало тепловым расчетам мартеновских печей (1912—1915 гг.).

Дореволюционное печное хозяйство, как и вся промышленность, находилось на низком уровне. Только после Великой Октябрьской социалистической революции, когда под руководством партии советский народ приступил к индустриализации страны, началось широкое строительство печей и интенсивное развитие теории печей. Неоценимым вкладом в теплотехническую науку явились труды акад. М. В. Кирпичева и его сотрудников (А. А. Гухмана, М. А. Михеева, Г. П. Иванцова и др.) по теории подобия физических процессов и моделирования. Значение метода моделирования (в том числе огневого моделирования) очень велико. С помощью этого метода представилось возможным в лабораторных условиях обстоятельно изучить вопросы движения газов, конвективного теплообмена, теплопроводности и сложных комплексных задач по теплообмену в печах. Заслуживают высокой оценки оригинальные работы по теплообмену в печах и по нагреванию и охлаждению тел, выполненные Г. П. Иванцовым, Д. В. Будриным, В. Н. Тимофеевым, Г. М. Кондратьевым, С. Н. Шориным, А. С. Невским и другими советскими учеными.

В настоящее время теория печей, базирующаяся на теории теплообмена, теории тепловых балансов, газомеханики и теории горения топлива, позволяет строить высокопроизводительные и высокоэкономичные печи на заводах различных отраслей промышленности.

Целый ряд теоретических изысканий по теории печей представляет приоритет ученых Советского Союза.