Конвективный и лучистый теплообмен внутри печи

1.1. Определение коэффициента теплоотдачи a₁ при вынужденном обтекании металлических листов дымовыми газами

Вычисляем эквивалентный диаметр поперечного сечения щелевого канала для прохода дымовых газов между металлическими листами

d _э=2×d_заз = 0,26 м (1.1)

и определяем критерий Рейнольдса

= 108500 (1.2)

Если Re>10⁴, то течение турбулентное и тогда известная в этом случае критериальная формула для расчета a₁ коэффициента теплоотдачи имеет вид

Nu_г =0,023Re^0.8Pr_Г^0.43 C_LC_t, (1.3)

где Nu_г=a₁· d_э / l_Г, Pr_Г, C_L, C_t – соответственно числа Нуссельта, Прандтля и поправочные коэффициенты на относительную длину щелевого канала и на температурный фактор.

В формулах (1.2) и (1.3) величины l_Ги n_Г, Pr_Г– это выбираемые из таблиц свойств дымовых газов коэффициенты теплопроводности и кинематической вязкости, критерий Прандтля [1] (с. 300).

Ввиду больших значений L _л /d _э имеем C_L =1 и, кроме того, при охлаждении газов C_t =1. Тогда коэффициент конвективной теплоотдачи равен

38.5 Вт/(м*К) (1.4)

1.2. Определение коэффициента теплоотдачи a_л,1 излучением газов

Вычисляем длину пути луча l в щелевом канале газового слоя по формуле [1] (c. 177)

l =1,8×d_заз = 0,234 м (1.5)

и произведения парциальных давлений углекислоты и паров воды на l:

р_СО2 × l =2,925 [ат∙см], (1.6)

р_H2О×l =2,34 [ат∙см], (1.7)

р_H2О × l =0,0234 [ат∙м], (1.8)

После этого с привлечением Т _Г определяем степень черноты дымовых газов по формуле

e _г =e _СО2 +b×e _H2О - De = 0.17, (1.9)

где β – поправочный коэффициент на парциальное давление водяного пара, выбирается из [1] (рис. 5.25, с. 178);

De – поправочный коэффициент на перекрытие спектров излучения углекислого газа и паров воды в формуле (1.9) (им будем пренебрегать).

Примем, что в среднем в течение процесса нагревания металлических листов стали температура их поверхности равна полусумме температуры газа Т _Г и начальной температуры листа Т ₀, т.е.

T_w =(T ₀+ T _г)/2 = 421,5К. (1.10)

Тогда искомый коэффициент теплообмена излучением газа определяется как

1.6 Вт/(м*К), (1.11)

где e_w=0,8 – степень черноты поверхности листов нагреваемого металла, С ₀=5,67 Вт/(м^2×К⁴) – постоянная Стефана-Больцмана.