冶金炉热工基础--传热原理-3.ppt

* 2、 时炉内温度的分布 炉气较容易冷却，而炉料在下降过程中温度上升较慢，在热交换相当充分时，即在极限条件下，炉气出口温度能冷却到炉料入口温度。 当炉子燃料消耗较少或煤气量很少(如富氧鼓风)，以及炉料很湿或炉料吸热反应极为发展(如碳酸盐的分解)时，都属于这种情况，整个炉子的热交换主要是在炉子下部进行。 * 根据与第一种情况类似的推导，可得炉料在加热过程的温度： 炉料的最终温度为： 如物料入炉温度为0℃，则： 可见，当 则炉料加热的最终温度就愈低。不论怎样增加炉子的高度，也不能使炉料得到更好的加热，但炉气的出口温度总是较低的，因而能最大限度利用炉内放出的热量。 之值相对于 愈大， * 3、竖炉内的热交换 实际的竖炉内，热交换多系按上述两种 情况进行。即上部按 ＞ 进行工作，而下部则按 的情况进行工作。 在一般条件下，炉气水当量变化不太，而炉料水当量之所以逐渐变大，是因为炉子下部有吸热反应（如碳酸盐的分解，CO2被还原等）。 * 在这种情况下热交换集中在上下两段内完成，而中间一段属 于无载高度，因为其中还进行者各种物理化学反应。 根据以上分析，可得如下关于竖炉热交换的一般规律： 炉气出炉温度及炉料被加热的最终温度皆与炉气及炉料水当量之相对比值有重要关系,在高度不特别低（即大于H1+H2）时，出炉气体及物料最终温度与炉子高度无关。凡引起炉料或炉气水当量变化的因素，才能改变炉内的温度分布。 （2）增大燃料消耗量时， 变大，故出炉气体温度将提高。 * （3）预热鼓风时，因没有改变 之值，故不能提高炉顶气体之温度，热风所带进的热量， 只是提高了风口区的温度，而强化了炉子下部的热交换。 当采用预热鼓风后，由于降低了炉内的直接燃料消耗而 变小,故炉顶气体温度反而会有所降低。 (4) 采用富氧鼓风后，提高了燃烧温度，减少了炉气数量使 变小，高炉废气温度将会降低。富氧鼓风和预热鼓风有相同的意 义，不仅加大了气体与炉料之温度差，强化了传热，而且由于减 少了炉气量及废气温度，因而大大提高了炉内热量的利用率。 * (5) 既然竖炉内热交换多集中在某一段(如炉子下部的风口附近) 完成，因此，在同一区域创造出集中的高温带，将大大强化热 交换过程，与此同时，也将节约燃料消耗。 应该说明：前面对竖炉内热交换问题的分析是假定炉内气流 在横断面上的分布均匀为前提的。实际上炉内气流的分布并不 均匀，因此，所介绍的公式和图形只能供理解竖炉热工作方面 的参考。 * 3、封闭体系内两表面间的辐射热交换 A、有效辐射概念 封闭体系内两表面间的辐射热交换的情况： 1）离开某表面的辐射线有本身的辐射； 2）对其它物体投来辐射的无穷多次反射； 3）对自身投来辐射线的无穷多次反射。 可以将其归类分为三大部分：自身辐射、对另一表面辐射的反射和对自身辐射的反射（对于平面则只有前两部分）。这三种射线的总和，称为该表面的“有效辐射”。 在两表面组成的封闭体系内，“有效辐射”有如下形式： * F1表面的有效辐射： Q1效＝E1F1+Q2效·φ21（1-A1）＋Q1效φ11（1-A1） 整理得: 同理可得 F2表面的有效辐射： 得: * B、热交换量 根据F2的热平衡得: Q＝Q1效·φ12＋Q2效·φ22—Q2效 或 Q＝Q1效·φ12—Q2效·φ21 ∵F1φ12＝F2φ21 式中: C12称为1、2两表面组成系统的综合辐射系数， 或称导来辐射系数。若两表面全为黑体，即ε1＝ε2＝l，则C12＝5.67。 * 4、两表面间有隔热板时的辐射热交换 表面“1”与隔板“p”间的辐射传热量 对隔板与表面“2”间的净辐射热量 则在稳定热态下存在如下关系： Q1P=Qp2＝Q1p2 * 按和比定律得： ∵ε1=ε2＝εp 当两体系T1和T2同时，可得: 若放置n块隔热板，条件与上面相同 即 可见：隔热板的作用很显著。 * 3.3.4 气体与固体间的辐射热交换 1、气体的辐射和吸收 特点 1)不同的气体，其辐射和吸收辐射能的能力不同。 2)气体的辐射和吸收，对波长具有选择性。 3)在气体中，能量的吸收和辐射是在整个体积内进行。 2、气体吸收定律 波长为λ的单色辐射能力在穿过气体层时是按指数规律减弱的。 * 3、气体的黑度和吸收率 按照吸收率的定义，气体的单色吸收率Aλ应为气体吸收的单色辐射能量与投射到该气体的单色辐射能量的比值，即 当气体和壁面温度相同时，则： * 在整个气体容积中，气体的辐射和吸收是沿着各个方向同时进行的。 因此，对整个容积内气体热辐射和吸收的行程长度，