Теплообмен в печах 1

Теплота в этой термической системе, как и всякая энергия, передается в направлении от элемента с высшим потенциалом (источник теплоты) к элементу с низшим (приемник теплоты). Так как потенциалом переноса теплоты является температура, то процесс распространения теплоты непосредственно связан с температурным полем - совокупностью мгновенных значений температур в пространстве и во времени.

Теплообмен в рабочей камере печи осуществляется тремя видами - теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением, любым их сочетанием или всеми видами одновременно, однако один вид теплообмена всегда преобладает над другими во всем объеме или в определенной зоне печи.

Теплопроводность - передача теплоты от одной части какого-либо тела к другой, обусловленная разностью температур, без заметного перемещения частиц. С физической точки зрения, это передача кинетической энергии одних молекул другим. Например, теплопроводностью передается теплота материалу через муфели в сульфатсоляных, вращающихся и ретортных печах и отнимается теплота из реакторов печей синтеза хлорида натрия. Из-за теплопроводности футеровки печи теряется часть теплоты из реактора или рабочей камеры.

Общее количество теплоты Q, проходящее через однослойную стенку при стационарном режиме, определяется по уравнению Ньютона:

Здесь λ - коэффициент теплопроводности; δ - толщина стенки; t1, t2 - температуры внутренней и наружной стенки; F - площадь поверхности теплопередачи; τ - время.

Для многослойной стенки эта формула имеет следующий вид:

Для цилиндрической многослойной стенки используют выражение:

Здесь L - длина цилиндра, м; D1, D2, D3, D4 - диаметры окружностей, ограничивающих отдельный слой (начиная от центра).