Теплообмен в рабочем пространстве печи

В шахтных печах устойчивее футеровка они проще по конструкции и имеют большую интенсивность рабочего пространства. В них теплообмен осуществлен по принципу противотока холодная шихта опускается вни.з, постепенно нагреваясь, горячие газы между кусками шихты движутся вверх, охлаждаясь. Это увеличивает использование тепла дымовых газов на нагревание шихты и эндотермические процессы, идущие в печи. Здесь происходит непрерывный процесс, и это облегчает управление им с технологической стороны и создает ряд удобств в выполнении производственных операций. Процесс легко регулируется, по производительности в широких пределах изменением количества подаваемого воздуха для горения топлива и реакций окисления. Основные преимущества этих печей следующие [c.99]

Таким образом, механика газов в рабочем пространстве печей, работающих по принципу прямого направленного теплообмена, должна характеризоваться наличием проточной части (факела) и циркуляционных зон. Так как подсос из окружающей среды в факелы неизбежен, то речь может идти только о реально возможном ограничении подсоса. Подсос действует на теплообмен в печи двояко. С одной стороны, из-за его обедняется горючая смесь и в результате этого удлиняется факел. Этот фактор не является особенно отрицательным в печах рассматриваемого типа. С другой стороны, подсос окружающей среды в факел выравнивает температуру между факелом и окружающей средой, уничтожая, таким образом, условия, обеспечивающие направленный теплообмен. [c.323]

Согласно второму закону термодинамики, движущей силой теплообменных процессов является разность потенциалов—температур. В рабочем пространстве печей устанавливается весьма сложное поле температур в пламени, на поверхности кладки, на поверхности нагрева. Изменение температур того или иного поля во времени [c.22]

Образовавшиеся топочные газы поступают в первую по ходу их движения радиантную часть рабочего пространства печи, в которой основная часть тепла передается нагреваемой жидкости, движущейся по змеевику 3, путем излучения. Во второй, конвективной части печи 4 тепло передается жидкости через стенку змеевика главным образом путем конвекции. В конвективной части печи для лучшей утилизации тепла дымовых газов устанавливают дополнительные теплообменные устройства, например змеевик-перегреватель 5. Газы удаляются через дымовую трубу 6. [c.314]

Правильная организация процессов горения в рабочем пространстве печей играет важную роль и в значительной степени определяет интенсивность теплообменных процессов. Для облегчения анализа этого вопроса прежде всего рассмотрим процессы в открытом горящем факеле, где сочетаются горение, движение газов и теплообмен с окружающей средой. Одиночный открытый горящий факел можно рассматривать как простейший случай сочетания процессов горения, движения газов и теплообмена по сравнению с теми условиями, в которых эти процессы сочетаются в рабочих камерах топливных печей. [c.132]

Целесообразен подогрев воздуха, поступающего в печь, что повышает температуру факела в рабочем пространстве печи и усиливает теплообмен между газами и нагреваемым продуктом. Для этой цели рекомендуется установка за печью воздухоподогревателя, выбор которого произведен на основании технике экономического расчета. [c.243]

Введем безразмерные коэффициенты КПД рабочего пространства печи (теплообменный КПД), степень регенерации тепла г] , коэффициенты потерь и т)" коэффициент уноса тепла с продуктами сгорания г . [c.290]

Определить тепловой КПД проходной нагревательной печи мелкосортного прокатного стана, если теплообменный КПД рабочего пространства печи 11 = 0,35, степень регенерации теплоты = 0,3 и коэффициент потерь г = 0,044 (т пу = 0)- Печь отапливается природным газом с теплотой сгорания = 34400 кДж/м. Тепловой КПД находим по формуле (4.47) [c.339]

В термических печах наряду с излучением на теплообмен оказывает большое влияние и конвекция, а в низкотемпературных печах конвективная теплопередача даже преобладает. Поэтому качественный нагрев металла может быть достигнут только при равномерном распределении тепловых потоков в рабочем пространстве печи. Это достигается устройством выносных топок, правильным выбором и расположением газовых горелок и системы дымоходов, определяющих направление потоков продуктов сгорания в печи. [c.310]

III-4. Равномерно-распределенный внешний теплообмен лучеиспусканием в рабочем пространстве печи. .......... [c.4]

РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ВНЕШНИЙ ТЕПЛООБМЕН ЛУЧЕИСПУСКАНИЕМ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕЧИ [c.161]

Следует отметить, что подогрев воздуха и газообразного топлива, поступающих в печь, повышает температуру факела в рабочем пространстве печи, что резко усиливает теплообмен между газами и нагреваемым материалом и увеличивает производительность печи, дает возможность применять низкокалорийное топливо (например, генераторный газ вместо коксового и т. п.) и увеличивает к. п. д. печи. В самом деле, коэффициент использования топлива (величина, пропорциональная к. п. д.) зависит от величины температурного перепада газов в рабочей камере печи, что видно из формулы (6-13) [c.134]

Высокотемпературные печи характеризуются высокой температурой рабочего пространства — до 1800° С в мартеновских печах и до 1400° С в нагревательных, вследствие чего теплообмен в них совершается главным образом за счет излучения от факела и накаленных газов к нагреваемым изделиям и к кладке и, в свою очередь, — от кладки к нагреваемым изделиям. Обш им для всех высокотемпературных печей является то, что сжигание газа производится в рабочем пространстве печи, т. е. топочное пространство совмещено с рабочим. При переоборудовании на газ печей этого тина следует выбирать условия сжигания газового топлива такие, при которых обеспечивались бы требуемые высокие температуры рабочего пространства. [c.25]

Три нагреве материалов в рабочем пространстве печи различают внешний теплообмен, характеризующий процесс передачи тепла от газовой среды и внутренних поверхностей печи на поверхность нагреваемого материала, и внутренний теплообмен, характеризующий процесс передачи тепла от поверхности материала во внутренние слои и равномерность прогрева его по толщине. [c.387]

В термических печах предъявляются более высокие требования к точности нагрева и охлаждения, поэтому требуется более тщательный учет всех факторов, влияющих на теплообмен в рабочем пространстве печи. [c.72]

Печь — это термическая система материал—среда—футеровка . В рабочей камере печи во время ее функционирования одновременно находятся исходные материалы, полученные продукты, печная среда, которые заключены в огнеупорные (кислотоупорные) материалы футеровки и ограждены ими от окружающей среды. Все эти материалы имеют различные и постоянно меняющиеся температуры, в связи с чем они находятся в постоянном теплообмене в замкнутой термической (теплообменной) системе материал—среда—футеровка , в которой все эти элементы взаимосвязаны, взаимозависимы и взаимообусловлены. 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. [c.55]

Производительность печей определяется развитием теплообменных процессов в рабочем пространстве. Поэтому в теоретическом расчете печей осиовным, исходным расчетом должен быть расчет теплообмена в рабочем пространстве. Для выполнения этого расчета следует установить, какой вид теплообмена является лимитирующим, ибо в целях определения производительности печей с большой точностью должен быть рассчитан теплообмен именно этого вида. [c.18]

Наиболее важной частью расчета любой печи является определение ее производительности при заданном тепловом режиме или теплового режима при заданной производительности. В обоих случаях это зависит от развития теплообменных процессов в рабочем пространстве. Поэтому основным, исходным моментом теоретического расчета печей является расчет теплообмена в рабочем пространстве, осуществляемый методами техни- [c.296]

Для рассматриваемого режима теплообмена, как следует из предыдущего, необходимо, чтобы факелы сохраняли свою индивидуальность на всем протяжении рабочего пространства или на протяжении той зоны его, где организуется направленный теплообмен. С этой точки зрения предпочтение нужно отдать сомкнутым факелам (см. рис. 163, а), поскольку они обладают меньшей поверхностью общения с окружающей средой. Исходя из того, что каждая горелка должна давать дальнобойный факел, приходится ограничиваться небольшим числом сравнительно мощных горелок, устанавливаемых с одной стороны печи, во избежание разрушения факелов при их соударении. Чтобы удовлетворить указанные выше требования, следует применять горелки внешнего смешения. Это означает, что горелки всех типов с предварительным перемешиванием топлива и воздуха для рассматриваемого режима теплообмена, как правило, в той или иной мере нерациональны. [c.323]

Кладка отделяет рабочее пространство и соединительные каналы печи от окружающей атмосферы. Внутренняя поверхность кладки участвует в теплообменных процессах, совершающихся в печи. Роль кладки в этих процессах рассмотрена выше (ом. гл. VII—IX). Через внешнюю поверхность кладки происходит теплообмен с окружающей средой. Таким образом, за исключением идеальной кладки с бесконечным тепловым сопротивлением, кладка участвует в двух взаимосвязанных системах теплообмена внутренней и внешней. [c.548]

При организации теплообменных процессов с огневым обогревом необходимо предусматривать меры и средства, исключающие возможность образования взрывоопасных смесей в нагреваемых элементах, топочном пространстве и рабочей зоне печи. [c.282]

Равномерно распределенный теплообмен легче осуществим в топливных печах, так как в них источник излучения может быть равномерно распределен по всему объему рабочего пространства печи. Трудно себе представить, например, электрическую печь сопроти влени-я, в которой резисторы расположены так, что удельный тепловой поток (ккал/м час) одинаков для поверхности нагрева и всех элементов кладки. Важнейшим критерием для выбора топлива служит способность данного топлива давать пла мя той или иной аветимости. Чем выше светимость пламени, тем ниже может быть его температура ( см. рис. 157) для обеспечения одной и той же интенсивности теплоотдачи, а при [c.285]

Равномерно распределенный радиационный теплообмен, как правило, нецелесообразно применять для вагрева тонких изделий, так как достижение интенсивного внешнего теплообмена связано с необходимостью обеспечивать высокую светимость пламени и, стало быть, значительную высоту рабочего пространства печи существенно же поднимать температуру пламени бывает недопустимо из-за опасности перегрева тонких изделий. Поэтому печи этого типа получаются громоздкими, дорогостоящими. Кроме того, надо учитывать, что при данном режиме теплообмена температура продуктов горения, покидающих рабочее пространство, практически равна температуре пламени, заполняющего печь, вследствие чего коэффициент использования тепла в рабочем пространстве получается относительно [c.294]

ТОГО чтобы факел сохранял свою индивидуальность на всем протяжении зоны, где создается направленный теплообмен, каждое горелочное устройство должно быть достаточно мощным, так как малые факелы очень быстро растворяются в окружающей атмосфере. Нужная мощность факела достигается соответствующим выбором диаметра горелки и скорости истечения сред. Смешивающая способность горелки должна соответствовать потребной длине факела. По этой причине горелки для печей с развитым рабочим пространством могут быть очень простой конструкции, например даже труба в трубе. Для жидкого топлива предпочтительны форсунки высокого давления, дающие длинное сосредоточенное пламя. Выбор типа форсунки высокого давления, а также параметров распылителя (пар, воздух, сжатый газ) определяется длиной рабочего пространства печи. Например, для больших мартеновских печей более эффективны форсунки, в которых достигаются сверхзвуковые скорости распылителя (ДМИ, УПИ-Кидр.) напротив, для коротких мартеновских печей более целесообразны форсунки, из которых распылитель выходит с дозвуковыми скоростями, например форсунки Шухова. [c.321]

Как показал С. Е. Ростковский [214], форма горелки и связанные с ней аэродинамические условия вблизи поверхности излучения также играют свою роль (см. рис. 205). Таким образом, при поверхностном горении мы сталкиваемся с процессом косвенного нанравленного теплообмена в его почти идеальной форме. Следует, однако, подчеркнуть, что в данном случае в печи как бы существуют две зоны. Первая зона представляет собой зону теплообмена вблизи керамической поверхности между тонким слоем горящей смеси и этой поверхностью, причем, можно считать, что этот тонкий слой горящей смеси практически не участвует в теплообмене с поверхностью подлежащего нагреву материала и другими элементами рабочего пространства печи. Условно говоря, эта зона представляет собой теплогенератор. Вторая (зона — это собственно печь, т. е. зона теплообмена между раскаленной керамикой, поверхностью нагрева и остальными элементами кладки при наличии лучепоглощающей среды, имеющей какую-то промежуточную температуру между горящей смесью (и близкой к ней температурой керамической поверхности) и нагреваемым материалом. Такое представление является условным, однако, по-видимому, оно отвечает конкретным условиям работы подобных печей, поскольку температура горящей горючей смеси совершенно иная, чем газовой атмосферы нечи. Например, при температуре горящей смеси у поверхности керамики порядка 1800° температура газов в печи может быть близкой к температуре поверхности нагрева. [c.339]

Как было выяснено выще, при нанравленном косвенном теплообмене светимость пламени играет существенную роль, если сжигание топлива не осуществляется по методу поверхностного горения. Поэтому и при рассматриваемом в настоящем разделе режиме теплообмена рекомендуется применять топлива, дающие светящееся пламя, степень черноты которого была бы порядка 0,5—0,6. Однако требования к светимости пламени при направленном К оовенном теплообмене значительно меньще, чем при других режимах радиационного теплообмена, и тем меньше, чем выше теплотворность топлива. Это объясняется тем, что в верхней части рабочего пространства печи может быть развита очень высокая температура пламени, недопустимая в нагревательных печах (из-за опасности перегрева металла) при других режимах теплообмена в силу указанного обстоятельства в печах с направленным косвенным теплообменом, естественно, уменьшаются требования к светимости пламени. В связи с этим в данном случае могут с успехом использоваться различного вида жидкие и газообразные горючие. При работе печей на твердом топливе обычно сам собой создается рассматриваемый режим теплообмена, поскольку пламя из топки направляется в верхнюю часть рабочего пространства, где и создается наиболее высокая температура. Кладка в теплообмене в печах данного типа игра- [c.342]

Для увеличения теплового КПД печных агрегатов, снижения удельных расходов топлива и повышения их производительности эффективно проводить не автономную, а синхронную интенсификацию, т.е. принимать меры по увеличению тепловых КПД одновременно как для рабочего пространства печи, так и для теплообменных аппаратов, обеспечивающих подогрев сред. При постоянном значении Т1 (этот случай представляет один из предельных случаев по увеличению теплового КПД за счет роста Tip роль величины возрастает при относительно больших значениях (большие потери с уходяпцши газами) и при сравнительно большой величине потерь тепла. При существующих часто в современных печах значениях коэффициента использования теплоты — КИТ = 1 - и л в пределах 0,4-0,5 увеличением значения от 0,2 до 0,8 можно поднять величину КПД в 1,5 раза с лишним. Пока в существующих энерготехнологических агрегатах и печах вследствие низких значений эти резервы увеличения г используются недостаточно. [c.291]

Теплообмен в заполненном сьвдучим материалом рабочем пространстве шахтной печи необычайно сложен. В нем принимают участие конвекция, излучение и теплопроводность между соприкасающимися между собой кусками образующего слой материала. Основное количество потребляемого им тепла поступает к поверхности кусков вследствие конвекции, поэтому интенсивность суммарной теплоотдачи в рабочем пространстве печи оценивают, используя понятие поверхностного коэффициента теплоотдачи слоя [Вт/(м -К)], который связан с определяемым опытным путем объемным коэффициентом теплоотдачи [Вт/(м -К)] следующим соотношением = где — поверхность кусков, составляющих 1 м слоя. Эндотермические эффекты технологических реакций и фазовых переходов на поверхности шихты учитывают в виде соответствующих стоков тепла, равномерно распределенных по поверхности шихтовых материалов. С учетом приведенных и многочисленных общепринятых допущений граничные условия процесса нагрева руды и брикетов записывают в виде (в более обобщенном виде с учетом теплообмена излучением в зонально-узловой постановке, см. уравнение (5.77) гл. 5, п. 5.25) [c.317]

Напряжение пода характеризует интенсивность работы печи и определяет использование тепла топлива в рабочем пространстве печи. Естественно стремиться к высокой интенсивности работы печи, т.к. это позволяет увеличить ее производительность или уменьшить размеры печи при той же производительности. С точки зрения энергопотребления принципиально важно, за счет чего происходит повышение интенсивности работы печи. Если это происходит за счет увеличения температуры в печи и температуры уходящих из печи продукгов сгорания, то следствием является узц дшение использования тепла в рабочем пространстве печи и повышение энергозатрат. В то же время повышение интенсивности работы за счет интенсификации теплообменных процессов позволяет снизить удельные энергозатраты при прочих равных условиях. Поэтому для энергосбережения следует выбирать средства и системы, интенсифицирующие теплообмен в рабочем пространстве печи. К таким средствам можно отнести импульсную, факельно-сводовую и струйно-факельную системы отопления, струйную обдувку, организованную циркуляцию и пр. [12.1, 12.2, 12.6-12.8]. [c.675]

Под синхронной интенсификацией теплообмена понимается способ одновременной интенсификации теплообмена как в рабочем пространстве печи, так и в рекуператоре. Анализ приведенных в гл. 4 показывает, как уже отмечалось, что для нагревательных печей значительную величину теплового 1ШД печи, например, около и 0,8, представляющий печной агрегат теплотехнически высокой степени совершенства, можно получить при значениях 0,6 и ri 0,6, т.е. не прибегая к значительным капитальным затратам для достижения высокого теплообменного КПД ни в самой печи, ни в рекуператоре. [c.702]

Большую роль в технологических процессах термообработки материалов играют теплообменные характеристики факелов. В теплообмене между факелом и печью всегда суш ествен температурный фактор, который зависит от вида газа, соотношения в горючей смеси газа с воздухом, метода смешения, подогрева газа и воздуха и температуры газов в печи. На теплопередачу от факела оказывает большое влияние характер движения газов в топке и рабочем пространстве печи. [c.60]

В рабочем пространстве печи имеет место сложный теплообмен всеми способами лучеиспусканием, конвекцией (соприкосновением) и теплопроводностью (рис. 11-6). Указанные виды теплообмена проявляются одновременно и в сочетании друг с другом так, конвекция тепла в газах и жидкостях идет одновременно с теплопроводностью (кондукцией), лучеиспускание одновременно с конвекцией ( радиационно-конвективный теплообмен), или с теплопроводностью (радиационно-кондуктивный теплообмен). Тепло от раскаленных газов передается как непосредственно поверхности нагреваемых изделий лучеиску-сканием и конвекцией, так и своду, стенам и поду печи (также лучеиспусканием и конвекцией). Внутренняя поверхность огнеупорной кладки печи, нагреваясь, передает тепло лучеиспусканием поверхности материала через слой движущихся газов, частично поглощающих это тепло. Таким образом, свод, стены и под играют роль вторичных излучателей. Часть тепла, идущая от газов к своду, стенам и поду, проходит через кладку вследствие ее теплопроводности и теряется в окружающую среду. Изделия соприкасаются с подом печи и от раскаленного пода тепло отчасти передается также и путем теплопроводности. Наконец, внутрь нагреваемых изделий тепло передается посредством теплопроводности. Таким образом, теплообмен в рабочем пространстве печи может быть изображен следующей схемой [c.158]

В рабочем пространстве печи имеет место сложный теплообмен всеми способами лучеиспусканием, конвекцией (соприкосновением) и теплопроводностью (рис. 5-3). Эти способы теплообмена проявляются одновременно и сочетаются друг с другом так, конвекция тепла в газах и жидкостях идет одновременно с теплопроводностью (кондукцией), лучеиспускание имеет место одновременно с конвекцией радиационно-конвективный теп- Горелка, лообмен), или с теплопроводностью (радиационно-кондуктивный теплообмен). Тепло от раскаленных газов передается как непосредственно поверхности нагреваемых изделий лучеиспусканием и конвекцией, так и своду, стенам и поду печи (также лучеиспусканием и конвекцией). Внутренняя поверхность огнеупорной кладки печи, нагреваясь, передает тепло луче- Конвекций [c.97]

В рекуператорах, применяемых для подогрева воздуха или горючих газов за счет тепла продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи, передача тепла происходит через стенку, разделяющую проходящие через рекуператоры потоки теплообмени-вающихся сред. Подогрев воздуха или газа в рекуператорах позволяет сократить расход топлива в печи, а также повысить температуру горения топлива. Рекуператоры делятся на керамические и металлические. [c.369]

Таким образом, степень использования тепла в рабочей пространстве печи зависит не только от того, как организован теплообмен в рабочем пространстве печи, который определяет температуру продуктов горения на выходе ш рабочего пространства, но и от степени обогащения дзггья кислородом и теплотворности топлива, которые определяют объем продуктов горения, образующихся при сгорании единицы топлива, [c.87]

Ввод кислорода в рабочее пространство печей, работающих на горячем газе, осуществляется, как правило, через трубки (сопла), расположенные в различных местах головки печи в зависимости от расхода кислорода, количества кислородных трубок, размеров печи и типа головок. Для головок типа Вентури различные способы ввода кислорода исследовались в ЦНИИЧМ Г. П. Иванцовым и М. П. Собакиным [25]. Этими исследованиями было охвачено восемь вариантов расположения кислородных трубок, предложенных в свое время различными авторскими коллективами (табл. 20, рис. 34). Из всех этих вариантов наибольшими достоинствами обладают два, а именно второй, при котором ввод кислорода производится через две трубки, установленные по бокам кессона под углом 8° между собой и 7°, 5 к зеркалу ванны, и восьмой вариант, отличающийся от второго только увеличенным диаметром трубок (1,5" вместо 1,0"). Такой способ ввода кислорода обеспечивает наилучшую настильность факела по всей длине ванны и более позднее набегание газового потока на боковые стенки. При этом улучшается теплообмен в рабочем пространстве печи и достигается более высокая стой- [c.101]

Следует отметить, что температура средства нагрева или охлаждения (продуктов сгорания, радиационных труб, воздуха и т.д.), отличается от температуры, показываемой термопарой или пирометром, установленными в рабочем пространстве печи. Рабочий спай термопары, например, видит все тела, участвующие в теплообмене, и поэтому температура термопары есть средняя между температурами этих тел. Причем температура термопары существенно зависит от места ее установки, близости к тому или иному телу, экранированности от других тел, воздействия на нее конвективных газовых потоков и факела. Поэтому температура термопары является в значительной степени экспериментальной величиной, точное значение и характер изменения которой устанавливаются в процессе наладки печи. [c.9]

В расчетах принимают, что при двустороннем нагреве или охлаждении температура средств нагрева или охлаждения над и под металлом одинакова. Однако теплообмен в рабочем пространстве печи над и под металлом существенно различается из-за влияния роликового пода. [c.84]

Необходимо правильно выбирать место отбора продуктов горения из рабочего пространства. Факельный режим горения при направленном теплообмене легче достигается при минимальной длине проточной зоны, т. е. когда ее длина приближенно равна длине рабочего пространства. Для обеспечения этого условия необходимо каналы для отбора продуктов сгорания располагать против горелочных устройств с другой стороны рабочего пространства. Их расположение в негерметичных пенах у пода предпочтительнее, так как в этих условиях атмосферный воздух, попадающий в печь через рабочие окна и щели, быстрее удаляется в трубу. [c.326]

При направленном косвенном теплообмене необходимо в верхней части рабочего пространства получить более высокую температуру, чем в нижней. Это осуществить легче, чем при обратном распределении температур. Если при направленном прямом теплообмене для получения максимума температур в нижней части рабочего пространства необходимо создавать мощный достаточно дальнобойный факел, то при на5правленном косвенном теплообмене относительно высокие температуры естественно получаются в верхней части рабочего иространства, если, конечно. там сосредоточиваются горелочные устройства. При этом живая сила потоков, создаваемых горелками, должна быть достаточной для получения равномерной температуры в верхней части печи, но в то же время лишь минимально необходимой с тем, чтобы по возможности сократить перемешивание газов верхней и нижней зон. В нижней части рабочего пространства при этом образуется циркуляционная зона, где температура газов должна быть только немного выше, чем температура поверхности нагрева, и где желательно иметь продукты законченного горения с минимальной степенью черноты. [c.345]

Каналы для отвода дыма располагаются равномерно и всегда в этой циркуляционной зоне поэтому продукты горения отводятся с относительно низкой температурой. В следствие указанных выше причин в печах с направленным коовенным теплообменом коэффициент использования топлива в рабочем пространстве при прочих равных условиях получается более высоким, чем при других режимах теплообмена. Это относится к случаю, когда поверхность нагрева находится в нижней части печи—на поду. При ином расположении поверхности нагрева отбор продуктов горения осуществляется вблизи нее, там, где они имеют минимальную температуру. [c.345]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология