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

В этом случае при выяснении признаков подобия выпадает

требование подобия полей плотностей результирующего тепло­

обмена кладки и возникают два дополнительных требования: по­ добия полей абсолютных температур охлаждающей среды и по­ добие полей величины К по поверхности кладки. Совершенно аналогичные заключения получаются по поверхностям пода.

Для круглых глиссажных и опорных труб потеря тепла, от­ несенная к единице поверхности изоляции трубы, определяется следующей формулой:

изоляции трубы, °К;

а— коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхно­ сти трубы к охлаждающей среде, ккал/м2-ч.а(>гра,д;

di и —диаметры слоев изолирующих труб, считая от внут­

ренних слоев;

dH — наружный диаметр изоляции трубы, м.

При омывании внутренних стенок трубы водой, величина ко­

Сравнивая формулу (235) с формулой (229) и исключая первый член в знаменателе как очень малый, получаем

Сопротивление теплопереходу в стенке самой трубы много меньше сопротивления изоляции, поэтому при подсчете величи­ ны К по формуле (236) им можно пренебрегать.

Для однослойной изоляции

Если глиссажные и опорные трубы не круглые, то при опре­ делении величины К по формуле (237) вместо диаметра можно брать величины соответствующих периметров.

87

условий по вводу топлива и воздуха в камеру и от критерия

Рейнольдса. В. А. Баум [10, 12] определял значения этого кри­

терия для потока в закрытом канале прямоугольного сечения. Им были получены величины тс8, 0,0026—0,0034. Было отмечено,

что величина этого критерия уменьшается с увеличением крите­ рия Рейнольдса. Однако при больших значениях критерия Рей­ нольдса наступает автомодельная область, в которой критерий

сохраняется постоянным. Вопрос о величине этого критерия в условиях работы камер с излучающими газами и об изменении его величины в зависимости от места в камере и различных условий работы, а равно и о влиянии величины этого критерия на теплообмен излучением пока еще остается совершенно откры­ тым.

жения нагреваемого материала. Для печи с установившимся ре­

Он служит критерием гомохронности и устанавливает сходствен­ ные моменты времени, в которые при неустановившемся режи­ ме необходимо производить сравнение рассматриваемых систем.

Из двух критериев тс10 и тсц при установившемся режиме ра­

печи за период нагрева. Сравнивая выражение (239) с выраже-

88

нием для критерия -jtj о, можно видеть, что по своему техниче­ скому смыслу они тождественны.

Для неустановившегося режима работы системы при движу­

средние в рабочем интервале температур. Для средней теплоем­ кости будем иметь

ратур от 0°С до Л и t2.

Величина средней теплопроводности определяется по соотно­ шению

tz

Хср=—(241).

‘2----‘1 J

tl

ность поверхностей, ограничивающих излучающий объем. Равен­ ство этого критерия для двух подобных систем устанавливает требование равенства величины поглощательной способности во-

всех сходственных точках систем.

тт

пературу излучающей среды внутри камеры. Этот критерий мо­ жет применяться для любой группы сходственных точек в объе­ мах камер, однако практически он используется только приме­

Определяемый критерий тс18= — представляет собой без-

Т-т

размерную температуру нагреваемого материала. Он может при­ меняться для любой точки объема, занимаемого материалом, а при неустановившемся режиме и для любого момента времени. Можно также пользоваться усредненными по обьему значения-

,т

ми температур. Критерий тс19= — представляет собой безраз-

т

89>

теплообмена в камерах печей впервые был поставлен Г. П. Иван­

теновским печам работы И. И. Палеева [21] и П. М. Масловско­ го [22, 23], по нагревательным печам работы С. Е. Ростовского

[24, 25]. В работах А. М. Гурвича, П. К- Конакова, П. М. Мас­ ловского и С. Е. Ростковского задача теплообмена излучением

рассматривается в общем комплексе с явлениями гидродинамики, горения и массообмена. Все эти работы содержат ряд существен­

ных недостатков. Математическое описание явлений и их обра­ ботка методом теории подобия производится формально, вне увязки с анализом вопроса о действительной физической сущ­ ности протекаемых явлений. Явления гидродинамики описыва­ ются уравнением Навье-Стокса без членов с пульсационными составляющими. В уравнениях, описывающих явления массооб­ мена, учитывается член, определяющий молекулярную диффу­

зию и не учитывающий турбулентный обмен. Таким образом задача рассматривается для ламинарного движения без учета специфики условий турбулентного движения. Между тем, в дей­ ствительности в подавляющем числе случаев имеется турбулент­ ный режим. Явления горения в газовой фазе в указанных ра­

ботах описываются законом действующих масс и уравнением

Аррениуса. Практически эти процессы определяются явлениями

гидродинамики и привлечение уравнений химической кинетики является по существу излишним.

В этих работах, как правило, не рассматривается значимость каждого отдельного фактора для всего процесса, вследствие этого в конечных соотношениях появляются излишние члены, не играющие практически никакой роли в явлениях теплообмена, например члены, содержащие коэффициент теплопроводности из­ лучающей среды. Такие члены не только не уточняют задачи, но дезориентируют исследователя и читателя, оставляя в тени основные определяющие зависимости. Ни в одной работе не рас­ сматривается вопрос о полноте системы уравнений, описываю­ щих процессы, и вопрос об условиях однозначности. При этом следует заметить, что в указанных исследованиях, за исключе­ нием работ А. М. Гурвича, почему-то игнорируется уравнение переноса лучистой энергии.

90