Файл: Невский, Александр Сергеевич. Применение теории подобия к изучению тепловой работы нагревательных печей.pdf

ствии тепловыделения в камере, они обращаются в бесконеч­ ность. В связи с этим преобразуем эти критерии, умножив каж­ дый из них на величину я* согласно соотношению (176), после

чего величину Т\ +т заменим через Тт. Выполнив эти преобра­

где i меняется от 1 до 8.

Для системы периодического действия с неподвижным нагре­ ваемым материалом

29.Физический смысл отдельных критериев

Всистеме критериальных уравнений имеется два критерия,

определяющих топочный режим камеры: критерии *1 и *2- В частном случае, когда тепловыделение в камере отсутствует, второй критерий оказывается тождественно равным единице и

82

остается только первый. Эти критерии будем называть первым

ивторым режимными критериями. Первый режимный критерий,

втом виде как он представлен в системе соотношений (174),

был нами получен в 1939 году [1]. Топочный критерий в методе ЭНИН [15] совпадает с критерием тг'" (186) . Параметр Больц­

мана Во в методике А. М. Гурвича [16] представляет собой кри­ терий (л"')-1.

Можно вариировать вид обоих режимных критериев, однако во всех случаях, при наличии тепловыделения в камере, будут иметься два критерия, определяющих топочный режим. При на­ шем выборе критериев первый дает отношение величины пиро­ метрического эффекта горения, определяющего излучательную способность в камере, к теплу, внесенному в камеру; второй опре­ деляет влияние подогрева топлива и воздуха. При отсутствии тепловыделения в камере остается только первый режимный кри­

терий.

температуру топочного процесса 7\. Этот критерий можно ис­

пользовать вместо критерия

Рассмотрим физический смысл критерия w3 — kl. Возьмем

группу геометрически подобных серых излучающих систем с по­ добными полями коэффициентов поглощения. Определим для ка­ кой-нибудь системы величину средней поглощательной способно­

где

(224)

Средняя поглощательная способность объема определяется по следующей формуле:

(225)

где F — поверхность ограничивающая объем, м2;

Ф — угол между нормалью к элементу поверхности и на­ правлением луча;

d со — элемент телесного угла.

Обозначим через 1а какой-нибудь характерный линейный размер в системах, а через ka — значения коэффициента погло­ щения среды в каких-то сходственных точках этих систем. Поль­ зуясь этими обозначениями и формулами (223) и (224), пред­ ставим соотношение (225) в следующем виде:

подобными ПОЛЯМИ коэффициентов поглощения, средняя погло­ щательная способность объема полностью определяется величи­ ной kala, представляющей собой критерий ЛзНаоборот, ве­ личина аоб однозначно определяет величину критерия ^з. Это обстоятельство дает основание заменить критерий тсз для камер,

заполненных серой излучающей средой, поглощательной способ­ ностью объема. При этом нужно, однако, помнить, что крите­ рий тс3, или соответственно аоб, не дает исчерпывающего учета влияния оптических свойств среды, так как во всем проведен­ ном выше рассуждении было принято наличие подобия полей

коэффициента поглощения среды. Если это подобие не соблюде­ но, то возникает дополнительно влияние характера поля этого коэффициента, о чем говорилось выше.

Вышеизложенные соображения о возможности замены крите­

рия тез величиной аоб относятся только к серому излучению, однако можно полагать, что и при не сером излучении такая замена позволит, с достаточной практически точностью, учесть

влияние критерия тс3. Вид формулы (223) показывает, что при значительных величинах коэффициента поглощения и объема

камеры величина поглощательной способности стремится к по­

стоянному значению — единице. Следует ожидать, что в этой области влияние поглощательной способности среды исчезает и

будет иметь место автомодельная область с точки зрения влия­ ния поглощательных свойств среды.

54

t т

Критерием тч = —учитывается первоначальный подогрев Гт

материала: для печей непрерывного действия это будет безраз­ мерная температура материала при загрузке в камеру печи; для печей периодического действия с неподвижным нагреваемым ма­

пературу охлаждаемых неизолированных поверхностей. Влияние этого критерия сказывается через обратное излучение поверхно­

стей. В связи с тем, что величина этого излучения невелика, влияние этого критерия должно быть незначительным.

При рассмотрении работы камеры печи в качестве условий

однозначности были приняты удельные потери тепла поверхно­

которые учитывают величины потерь и могут быть названы кри­

<t' Q

для нахождения величины полного тепловосприятия лучевоспринимающей поверхности.

При желании исследовать влияние на теплообмен толщины и теплопроводности кладки, пода или изоляции опор необходимо несколько расширить область исследования, включив в рассмот­ рение явления теплообмена в их толще. При этом условия одно­ значности отодвинутся за пределы рабочего пространства печи.

Рассмотрим этот вопрос для установившегося теплового ре­ жима в толще изоляции. Представим себе, что стена кладки со­ стоит из ряда слоев толщиной sr Коэффициенты теплопровод­ ности этих слоев Х(-. Количество тепла, проходящего через каж­ дый слой, одинаково и равно величине Ер.о. Согласно элемен­ тарным положениям теории теплообмена, получим соотношения:

£р.о=^-<то-т')=31(т:-т;)=...

цах между слоями и температура на наруж­ ной поверхности кладки,°К;

85

86