5-2. Внешний и внутренний теплообмен

Сложный процесс теплообмена принято условно разделять на две части: внешний и внутренний теплообмен. Внешний теплообмен представляет (собой процесс передачи тепла от печного пространства к наружной поверхности нагреваемого материала или изделий. Внутренний теплообмен - это процесс теплопередачи теплопроводностью от внешней поверхности в толщу нагреваемого материала за счет разности температур поверхности и внутренних слоев материала. Прогрев массы материала зависит от свойств материала, его формы и размеров, и внутренним теплообменом управлять труднее, чем внешним.

В зависимости от технологических процессов, протекающих в печах, передача тепла лимитируется либо внешним, либо внутренним теплообменом. Например, в печах для расплавления стали и чугуна производительность определяется внешним теплообменом (если расплавленный металл непрерывно стекает с кусков шихты и здесь нет ограничений в развитии интенсивности нагрева), а в нагревательных печах при нагреве массивных тел теплопередача (а следовательно, и производительность) лимитируется внутренним теплообменом, ограниченным теплопроводностью нагреваемых материалов. Кроме того, материал согласно технологии часто прогревается по строго определенному режиму во избежание порчи (появления трещин из-за больших градиентов температур и т. д.).

В рабочем пространстве печи движутся с различными скоростями дымовые газы, которые излучают тепло благодаря присутствию в них трехатомных газов - двуокиси углерода CO2, двуокиси серы SO2 и водяных паров H2O, а также частиц углерода, золы и пыли.

В отличие от твердых черных тел трехатомные газы излучают энергию не во всех частях спектра. Спектр излучения этих газов отличается большой избирательностью, т. е. он имеет отдельные области активного излучения. В то же время, если твердые тела излучают энергию с поверхности, то газы излучают энергию всем объемом, так как молекулы газа находятся друг от друга на большом расстоянии.