Позонный расчет внешней и внутренней задачи теплообмена

 

Согласно теории лучистого теплообмена, в тепловом взаимодействии находятся 3 среды: кладка, дымовые газы, нагреваемый материал. Для расчета лучистого теплообмена в данной системе необходимо знать степень черноты кладки ε_кл., степень черноты газов, их температуру, степень черноты металла ε_г. ε_кл. и ε_ме определяются по таблице в зависимости от марки огнеупоров или класса металла.

Расчет методической зоны печи:

 

Определим средний угловой коэффициент излучения кладки на металл и эффективную длину:

 

 

Определяем степень черноты углекислого газа и водяных паров:

Для начала зоны

При t=940˚ C

Îáùåå

 

= кПа,

P_co2 *L_эф=

ε_СО2=0,120;

= кПа,

ε_Н2О=0,220,

ε_г = ε_СО2 + ε_Н2О·β=0,120+0,220∙1,11=0.364

 

для конца зоны

при t=1300˚

 

ε_СО2 = 0,094 ε_Н2О = 0,182,

ε_г = ε_СО2 + ε_Н2О·β=0,094+1,11*0,182=0,296

 

ذàٌٌ÷èٍûâàهى êî‎ôôèِèهيٍ èçëَ÷هيèے ٌèٌٍهىû مàç - êëàنêà - ىهٍàëë نëے ىهٍîنè÷هٌêîé çîيû (ε_ىه = 0,8):

 

,

 

,67 آٍ/(ى²·ت⁴) - êî‎ôôèِèهيٍ ëَ÷هèٌïٌَêàيèے ہ×ز; ε_{ىه -} ٌٍهïهيü ÷هًيîٍû ىهٍàëëà; ε_م - ٌٍهïهيü ÷هًيîٍû مàçà.

 

(آٍ/ى²*ت⁴⁾

(آٍ/ى²*ت⁴⁾

 

دًèىهى êîيه÷يَ‏ ٍهىïهًàًٍََ ىهٍàëëà â ٌهًهنèيه çàمîٍîâêè ًàâيîé 500˚. دًè ‎ٍîé ٍهىïهًàًٍَه ىهٍàëë ٌٍàيîâèٌٍے ïëàٌٍè÷يûى, è ىû ىîوهى يه îïàٌàٍüٌے ٍîمî, ÷ٍî çàمîٍîâêَ ىîوهٍ ïîًâàٍü â ًهçَëüٍàٍه ٍهًىè÷هٌêèُ يàïًےوهيèé. دًèىهى ًàçيîٌٍü ٍهىïهًàًٍَ ىهونَ ِهيًٍîى è ïîâهًُيîٌٍü çàمîٍîâêè ∆t=100˚C.

رîمëàٌيî ٍهîًèè ëَ÷èٌٍîمî ٍهïëîîلىهيà, ïëîٍيîٌٍü ٍهïëîâîمî ïîٍîêà â ٌèٌٍهىه أتج ًàٌٌ÷èٍûâàهٌٍے:

 

 

خïًهنهëےهى ëَ÷èٌٍûé êî‎ôôèِèهيٍ ٍهïëîîٍنà÷è â يà÷àëه è â êîيِه çîيû:

 

 

حàéنهى ًهàëüيûه ٍهىïهًàًٍَû ïîâهًُيîٌٍè è ٌهًهنèيû ىهٍàëëà â êîيِه ىهٍîنè÷هٌêîé çîيû:

 

 

دî ٍàلëèِه ٍهïëîٍهُيè÷هٌêèُ ٌâîéٌٍâ îïًهنهëےهٌٍے êî‎ôôèِèهيٍ ٍهïëîïًîâîنيîٌٍè λ, ٍهïëîهىêîٌٍü ٌ, ïëîٍيîٌٍü ρ,

λ=54آٍ/ى*˚C; Ñ=540,75Äæ/êã*˚C;

 

آû÷èٌëèى ÷èٌëî ءèî

 

 

خïًهنهëèى ÷èٌëî شًَüه

دî Bi è F_o èٌïîëüçَے يîىîمًàىىَ, يàُîنèى

بٌïîëüçَے يîىîمًàىىû, îïًهنهëèى ٍهىïهًàًٍَيûé êًèٍهًèé:

 

 

ذهàëüيûه ٍهىïهًàًٍَû ïîâهًُيîٌٍè è ٌهًهنèيû ىهٍàëëà:

 

خïًهنهëےهى êî‎ôôèِèهيٍ ٍهىïهًàًٍَîïًîâîنيîٌٍè:

 

=

خïًهنهëèى âًهىے يàمًهâà â ىهٍîنè÷هٌêîé çîيه:

 

τ = F₀· δ²/ à =2,2·0,11²/1,279·10^-5=2460 ٌهê = 41 ىèي

 

ذàٌ÷هٍ ٌâàًî÷يîé çîيû ïه÷è

 

خïًهنهëèى ًٌهنيèé َمëîâîé êî‎ôôèِèهيٍ èçëَ÷هيèے êëàنêè يà ىهٍàëë è ‎ôôهêٍèâيَ‏ نëèيَ:

 

 

خïًهنهëےهى ٌٍهïهيü ÷هًيîٍû َمëهêèٌëîمî مàçà è âîنےيûُ ïàًîâ:

دًè t=1300˚ C

 

P_co2*L_‎ô= , ε_رخ2=0,108

P_co2*L_‎ô= ε_ح2خ=0,22,

ε_م = ε_رخ2 + ε_ح2خ·β=0,108+0,22∙1,085=0,347

 

ذàٌٌ÷èٍûâàهى êî‎ôôèِèهيٍ èçëَ÷هيèے ٌèٌٍهىû مàç - êëàنêà -ىهٍàëë نëے ٌâàًî÷يîé çîيû:

 

دëîٍيîٌٍü ٍهïëîâîمî ïîٍîêà â ٌèٌٍهىه

 

 

رًهنيèé ëَ÷èٌٍûé êî‎ôôèِèهيٍ ٍهïëîîٍنà÷è ٌâàًî÷يîé çîيû:

 

 

تîيهِ ٌâàًî÷يîé çîيû:

 

ر_مêى=const

 

حàéنهى ٍهىïهًàًٍََ ٌهًهنèيû ىهٍàëëà â êîيِه ٌâàًî÷يîé çîيû

 

 

λ = 38 آٍ/(ى°ر); ر = 764 ؤو/(êم°ر); ρ = 7810 êم/ى³

 

آû÷èٌëèى ÷èٌëî ءèî

 

 

خïًهنهëèى ÷èٌëî شًَüه

دî Bi è F_o èٌïîëüçَے يîىîمًàىىَ, يàُîنèى

حàُîنèى êîيه÷يَ‏ ٍهىïهًàًٍََ ٌهًهنèيû ٌëèٍêà:

 

آًهىے يàمًهâà:

 

τ_ٌâ. = F₀· δ²/ à=2,4*0,11²/6,369·10^-6=4560 ٌهê=76 ىèي.

 

3.2 ذ àٌ÷ هٍ ٍ î ى èëü ي îé çî ي û ï ه ÷è

 

زهïëîôèçè÷هٌêèه ٌâîéٌٍâà çàمîٍîâêè: ؤëے t=1101˚

ρ = 7810 êم/ى³; λ = 38 آٍ/(ى·°ر); ر = 764 ؤو/(êم·°ر).

دî ‎ٍèى نàييûى يàéنهى êî‎ôôèِèهيٍ ٍهىïهًàًٍَîïًîâîنيîٌٍè ٍîىèëüيîé çîيû:

 

×èٌëî شًَüه îïًهنهëےهى ïî يàيîمًàىىه îٍيîّهيèے

μ=0,5 - êî‎ôôèِèهيٍ, َ÷èٍûâà‏ùèé يهٌèىىهًٍè÷يîٌٍü îلîمًهâà â ٌâàًî÷يîé çîيه

 

 

F₀ = 1,7; ٍîمنà

 

τ_ٍîى. = F₀· δ²/ à=1,7·0,11²/6,369·10^-6=3230 ٌهê=53,8 ىèي.

 

خùهه âًهىے يàمًهâà: τ_î=170,8 ىèي

 

4. خٌي îâ ي û ه ً àç ىهً û ï ه ÷è

 

دî çàنàييîé ïًîèçâîنèٍهëüيîٌٍè ïه÷è îïًهنهëèى نëèيَ êàونîé çîيû:

 

L_i = (ذ·τ)/(S · L_نë. · ρ_ىه(i) · n · ê₃),

 

منه, n - يàًےنيîٌٍü َêëàنêè, ذ - ïًîèçâîنèٍهëüيîٌٍü ïه÷è, τ - âًهىے,

ρ -ïëîٍيîٌٍü ىهٍàëëà, ê₃ = 0,98 - êî‎ôôèِèهيٍ çàïîëيهيèے ïîëهçيîé نëèيû.

حàéنهى نëèيَ àêٍèâيîمî ïîنà (نëèيà, يà êîٍîًîé ïًîèٌُîنèٍ يàمًهâ ىهٍàëëà):

 

ؤëے ىهٍîنè÷هٌêîé çîيû:

ؤëے ٌâàًî÷يîé çîيû:

ؤëے ٍîىèëüيîé çîيû:

 

ؤëèيà ïîëهçيîمî ïîنà (نëèيà ïه÷è, ïî êîٍîًîé ïًîèٌُîنèٍ ïهًهىهùهيèه ىهٍàëëà):

 

 

ؤëèيà مàلàًèٍيîمî ïîنà ïه÷è:

 

(ى),

 

منه (ى) - نëèيà يهًàلîٍà‏ùهمî َ÷àٌٍêà.

حàïًےوهيèه àêٍèâيîمî ïîنà:

 

 

دîن  ïîيèىàهٌٍے َنهëüيàے ïًîèçâîنèٍهëüيîٌٍü ïه÷è, îïًهنهëے‏ùàے êîëè÷هٌٍâî ىهٍàëëà, يàمًهâàهىîمî يà هنèيèِه ïîâهًُيîٌٍè â هنèيèَِ âًهىهيè.

F_à - ïëîùàنü àêٍèâيîمî ïîنà

 

(ى²)

(êم/ى²*÷àٌ)

 

حàïًےوهييîٌٍü مàلàًèٍيîمî ïîنà

 

ح_م=ذ/F_م , منه F_م=L_م*B=29,68*9,8=290,891 (ى²)

H_م=150*10³/290,81=515,657 (êم/ى²*÷àٌ)

 

ؤëے îلهٌïه÷هيèے ïًîèçâîنèٍهëüيîٌٍè 150 ٍ/÷ â ïه÷è نîëويî يàُîنèٍüٌے îنيîâًهىهييî ٌëهنَ‏ùهه êîëè÷هٌٍâî ىهٍàëëà:

 

G=P*τ=150*10³*170,8/60= (êم)

 

جàٌٌà îنيîé çàمîٍîâêè:

 

g=â*δ*L*ρ=0.22*0.22*3*7810=1134 (êم)

 

تîëè÷هٌٍâî çàمîٍîâîê, يàُîنےùèٌُے îنيîâًهىهييî â ïه÷è:

 

n=G/g= (ٍّ)

 

ا àêë‏÷ هي è ه

زهُيèêî-‎êîيîىè÷هٌêàے îِهيêà ًàلîٍû ىهٍîنè÷هٌêèُ ïه÷هé

طèًîêîه ïًèىهيهيèه ىهٍîنè÷هٌêèُ ٍîëêàٍهëüيûُ ïه÷هé âûçâàيî ٍهى, ÷ٍî ‎ٍè ïه÷è îلهٌïه÷èâà‏ٍ نîٌٍàٍî÷يî âûٌîêَ‏ ïًîèçâîنèٍهëüيîٌٍü ïًè يهâûٌîêîى َنهëüيîى ًàٌُîنه ٍîïëèâà, à ٍàêوه îلهٌïه÷èâà‏ٍ âûٌîêèé êî‎ôôèِèهيٍ èٌïîëüçîâàيèے ٍهïëà â ًàلî÷هى ïًîًٌٍàيٌٍâه. فٍî îلْےٌيےهٌٍے يàëè÷èهى ىهٍîنè÷هٌêîé çîيû.

دًèىهيهيèه مëèٌٌàويûُ ًٍَل ٌ ًهéٍهًàىè ïîâûّàهٍ ًàâيîىهًيîٌٍü يàمًهâà ىهٍàëëà (لهç ِàًàïèي è ُîëîنيûُ ïےٍهي) è ٌîçنàهٍ ïًهنïîٌûëêè نëے َâهëè÷هيèے ّèًèيû è نëèيû ïه÷è.

خنيàêî âٌه ىهٍîنè÷هٌêèه ïه÷è ٍîëêàٍهëüيîمî ٍèïà èىه‏ٍ يهنîٌٍàٍêè, îلٌَëîâëهييûه يهâîçىîويîٌٍü‏ لûًٌٍîé âûمًَçêè ىهٍàëëà èç ïه÷è è ًٍَنيîٌٍےىè ïهًهُîنà îٍ يàمًهâà ٌëےلîâ îنيîمî ًàçىهًà ê يàمًهâَ ٌëےلîâ نًَمîمî ًàçىهًà. فٍè ïًîلëهىû ىîمٍَ لûٍü ًهّهيû ٍîëüêî ïًè èٌïîëüçîâàيèè ىهٍîنè÷هٌêèُ ïه÷هé ٌ ّàمà‏ùèى ïîنîى.

 

ذàçىهùهيî يà Allbest.ru