» » Теплообмен в металлических печах различных типов
02.06.2015

Для печей, в которых передача тепла должна происходить между различными слабо контактирующимися фазами, производительность и показатели работы находятся в прямой зависимости от показателей теплообмена. Такими агрегатами являются, например, отражательные печи для плавки на поду, печи для обжига в перегребаемом слое, шахтные печи с малой высотой сыпи или неравномерным распределением газов. В печах, где тепловыделение происходит в самой массе нагреваемых материалов и теплоноситель активно контактируется с перерабатываемыми материалами, процесс теплообмена протекает весьма интенсивно и обычно не лимитирует работу агрегатов, а производительность и прочие, показатели обусловлены развитием других процессов. К таким печам относятся: печи для обжига и плавки во взвешенном состоянии и кипящем слое, конвертеры, шахтные печи с достаточной высотой сыпи и правильным распределением газов, обжиговые печи, перерабатывающие материалы с большими собственными тепловыделениями, и т. д.
В пламенных плавильных и нагревательных отражательных печах теплообмен происходит между основным теплоносителем — газами и основным теплопотребителем — перерабатываемым материалом (см. рис. 12). В процессе теплообмена активно участвует кладка печей. Так как основным способом теплообмена здесь является излучение, а роль конвекции весьма ограничена, формулу для расчета теплообмена в отражательных печах можно написать по структуре формулы для излучения, а конвекцию учесть в виде некоторого коэффициента
Теплообмен в металлических печах различных типов

В обжиговых барабанных вращающихся печах в теплообмене участвуют также газы, кладка и перерабатываемый материал ( рис. 13). Открытая поверхность материала получает тепло от газов излучением и конвекцией, а от кладки — излучением. Закрытая поверхность материала Fм получает тепло от кладки печи излучением через тонкую газовую прослойку, отделяющую материал от кладки. Общее количество тепла, получаемое материалом в барабанной печи, определяется по формуле
Теплообмен в металлических печах различных типов

Теплообмен в металлических печах различных типов

В шахтных печах теплообмен в слое кусковых материалов, через который с большой скоростью движутся газы, происходит излучением и конвекцией, причем роль конвекции здесь довольно значительна. Тепло с поверхности кусков распространяется в глубину теплопроводностью. Анализ теплообмена в шахтных печах осложнен экзотермическими процессами горения топлива и сульфидов, значительным изменением температуры по высоте печей, невозможностью раздельного измерения температуры газов и материалов, неопределенностью размера эффективной поверхности материала и невозможностью раздельного рассмотрения различных способов теплообмена.
Количество тепла, передаваемое газами поверхности кусков шихты в шахтных печах, может быть рассчитано по формуле Б.И. Китаева:
Теплообмен в металлических печах различных типов

Теплообмен в электрических рудоплавильных печах с электродами, погруженными в шлак, описан в разделе «Электроплавка руд и концентратов».
Разновидности печей цветной металлургии далеко не исчерпываются теми, для которых выше были разобраны некоторые закономерности теплообменных процессов и даны расчетные формулы. К сожалению для очень многих печей цветной металлургии специфика и особенности протекания теплообменных процессов почти совершенно еще не изучались, к таким относятся печи для обжига и плавки во взвешенном состоянии и кипящем слое, печи для продувки расплавов, многие разновидности электропечей, муфельные и ретортные печи и т. д. Исследование и математическое описание теплообменных процессов в этих печах является неотложной задачей.