Теплообмен в печах

5-1. Организация теплопередачи в печах

В промышленных печах одновременно протекает ряд сложных процессов: горение и газификация топлива, движение продуктов горения в рабочем пространстве, теплообменные и массообменные процессы, связанные с экзотермическими или эндотермическими химическими превращениями обрабатываемых материалов и т. д. Все эти процессы взаимно связаны, и их совокупность составляет суммарный процесс тепловой обработки материалов. Важнейшим из них является процесс теплопередачи.

В печах подвергаются нагреву разнообразные металлы и неметаллические материалы: керамические (обжиг огнеупоров, строительного кирпича и т. д.), сырье вяжущих материалов (обжиг цементного клинкера, извести, гипса), химическое сырье (обжиг серного колчедана, хлористого кальция и т. д.) и др. В плавильных процессах нагрев предшествует плавлению. Во всех печах для нагрева слитков и заготовок перед прокаткой и ковкой, а также в печах для термообработки металлических деталей нагрев осуществляется через поверхность изделий, уложенных в рабочем пространстве, причем изделия неподвижны или медленно перемещаются. Отформованные керамические изделия - кирпич и фасонные изделия - часто складываются в клетки (садка или насадка кирпича), неподвижно стоящие в печи или медленно в ней перемещающиеся.

Теплообмен зависит от способа нагрева. Ниже приводится классификация способов нагрева материалов или изделий в печах, отапливаемых органическим топливом.

По виду технологического процесса различают нагрев материала без изменения или с изменением структуры и физико-химических свойств; плавление шихтовых материалов. По способу использования теплоносителей различают открытый (прямой) нагрев продуктами полного или неполного горения (безокислительный нагрев); косвенный нагрев с муфелированием (изоляцией) продуктов сгорания или изделий; нагрев в «кипящем» слое промежуточного теплоносителя, в расплавленных жидких средах (расплавленном стекле, в соляных растворах). По аэродинамическому состоянию нагреваемого материала различают нагрев в плотном слое материала; нагрев в «кипящем» слое материала; нагрев во взвешенном слое материала (спутное движение, противоточное, вихревое - циклонное).