Второй расчетный участок

Средняя температура металла t_{м ср2}=340 ̊С. Средняя температура продуктов сгорания t_{п.с ср2}=485 ̊С. Средняя температура кладки t_{к ср2}=395 ̊С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл j_КМ=0,54, эффективная длина пути луча S_ЭФ =0,40 м.

По рис.1 степень черноты СО₂ при t_{п.с. ср2}=485 ̊С и p_co2S_ЭФ имеем:

.

.

По рис.2 степень черноты H₂O при t_{п.с. ср2}=485 ̊С и p_н2о S_ЭФ имеем:

.

По рис.3 при p_н2о=0,185·10⁵ Па = 18,5 кПа и p_н2о S_ЭФ=0,0074·10⁶ Па·м, находим β=1,07.

Найдем степень черноты продуктов сгорания по формуле:

Коэффициент М по формуле:

где степень черноты металла и кладки принимаем ε_м = ε_к = 0,8.

Коэффициент B найдем по формуле:

;

Коэффициент А по формуле:

;

 

Удельный тепловой поток излучением на металл по формуле:

;

где С_s=5,77 Вт/(м²К⁴) – коэффициент излучения абсолютно черного тела; t_r,t_k,t_м – температуры соответственно продуктов сгорания, внутренней поверхности кладки и металла.

 

 

Коэффициент теплоотдачи излучением по формуле:

;

 

Таким образом, на втором расчетном участке теплообмен излучением и конвекцией сопоставим.

Общий коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией по формуле:

По таблице приложения 17 «Методики расчета нагревательных и термических печей» В.Л. Гусовский, А.Е. Лифшиц определяем коэффициент теплопроводности металла при средней температуре t_м.ср2=340˚С – λ₂ = 44,3 Вт/(м·К).

Средняя теплоемкость металла в диапазоне температур от t_м.нач2=230˚С до t_м.кон2=450˚С определяется по методике расчета, приведенной в приложении по формуле:

,

где i_м.кон2 и i_м.нач2 – энтальпия металла, кДж/кг, при температуре соответственно t_м.кон2 и t_м.нач2, взятые по таблице приложения 17 «Методики расчета нагревательных и термических печей» В.Л. Гусовский, А.Е. Лифшиц.

Расчетная толщина металла при двухстороннем нагреве:

Число Био находим по формуле:

т.е. изделия теплотехнически тонкие, поэтому дальнейший расчет нагрева металла ведем как нагрев теплотехнически тонкого тела при теплообмене по закону конвекции.

В этом случае теплообмен излучением и конвекцией учитывают при определении величины общего коэффициента теплоотдачи излучением и конвекцией α, а продолжительность нагрева теплотехнически тонкого тела рассчитывают по формуле:

где к_ф – коэффициент формы, для цилиндра к_ф = 2; S – характерный размер, м; с – средняя теплоемкость тела, кДж/(кг·К); t_r – температура окружающей среды, ˚С; t_н и t_к – соответственно начальная и конечная температуры тела, ˚С; α – общий коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией, Вт(м²·К), q – плотность тела, кг/м³.