【正文】 是提高了風(fēng)口區(qū)的溫度，而強化了爐子下部的熱交換。實際上爐內(nèi)氣流的分布并不 均勻，因此，所介紹的公式和圖形只能供理解豎爐熱工作方面 的參考。凡引起爐料或爐氣水當(dāng)量變化的因素，才能改變爐內(nèi)的溫度分布。 當(dāng)爐子燃料消耗較少或煤氣量很少 (如富氧鼓風(fēng) )，以及爐料很濕或爐料吸熱反應(yīng)極為發(fā)展 (如碳酸鹽的分解 )時，都屬于這種情況，整個爐子的熱交換主要是在爐子下部進行。煤氣發(fā)生爐，銅、鋁鼓風(fēng)爐，化鐵爐和高爐的上部都是按這種方式進行工作的。而每 kg水變化一度所吸收或放出之熱量為 ，即： 88 料ω氣 ＝ G料 實際上爐氣的溫度除了沿著爐子長度方向變化外，在同一垂直截面上 也往往分布不均勻。 為使問題簡化，先作如下假設(shè)： (1)火焰充滿爐膛，而且火焰、爐壁、物料各處的溫度都 是均勻的，分別為 。 Κ值大時則說明此綜合傳熱的傳熱能力強，反之則弱。 必須指出 ：產(chǎn)生固體碳黑微粒的同時，將使燃料不完全燃燒，降低了火焰的溫度。 氣體吸收定律 波長為 λ的單色輻射能力在穿過氣體層時是按指數(shù)規(guī)律減弱的。φ22— Q2效 或 Q＝ Q1效 ∵ 兩個表面的溫度相等， ∴ E0 F 1φ12= E0 F 2φ21 58 最常見的幾種封閉體系以及它們之間的角度系數(shù) (1)兩個很靠近的平面 ∵ φ11＋ φ12＝ l φ11=0 ∴ φ12＝ 1 同理 φ21＝ 1 (2)一個平面和一個曲面組成的封閉體系相當(dāng)于加熱爐壁與物料表面組成的系統(tǒng)： ∵ φ11＋ φ12＝ l φ11=0 ∴ φ12＝ 1 21211221 FFFF ?? ??2122122 FFF1 ???? ??∵ F1φ12＝ F2φ21 ∴ 59 （ 3）一個大曲面包圍一個小曲面的封閉體系，相當(dāng)于金屬錠在連續(xù)式加熱爐內(nèi)加熱。 56 基本定理： （ 1）任何平面和凸面自身輻射出去的射線，不能落入自身。 絕對黑體：對外輻射 E0F(W)全部落到實際物體上，被吸收一部分 (EoFA)，其余部分反射回到絕對黑體表面，然后全部被自身吸收 [E0F(1－ A)]。m。 48 即 : A+R+D＝ 1 (1)若 A＝ 1，即 R＋ D＝ 0，對外來的熱輻射全部吸收則該物 “絕對黑體”或“黑體”。 46 輻射傳熱 熱輻射的基本概念 輻射傳熱 ：物體的熱能變?yōu)殡姶挪ǎㄝ椛淠埽┫蛩闹軅鞑ィ?dāng)輻射能落到其它物體上被吸收后又變?yōu)闊崮?，這一過程稱為輻射傳熱。 上熱面（如爐頂）的循環(huán)比較容易，故自然對流的能力較強；下熱面（架空爐底）的循環(huán)更難，故它的自然對流能力最差。 沿流動縱深方向管束排數(shù)多少也將影響平均給熱系數(shù)。Ren 單值條件包括：幾何條件、 物理條件、邊界條件、初始條件 …… 等。 C1就稱為幾何相似準(zhǔn)數(shù)。此外，在給熱過程中，如果伴隨有流體的相變發(fā)生（如沸騰、凝結(jié)），則 Q對就不僅僅取決于溫度差和流體的流動狀態(tài)了，而更主要的將是流體的汽化（或液化）潛熱的大小和產(chǎn)生新相的性質(zhì)。 當(dāng)流體的紊亂程度較大時，邊界層內(nèi)的一部分流體由層流變成紊流。 17 通過各層的熱量： 13211rrln1)tt(L2Q?? ??23322rrln1)tt(L2?? ??34433rrln)tt(L?? 在穩(wěn)定狀態(tài)下，通過各層的熱量都是相等的，即 : Q1＝ Q2＝ Q3＝ Q。 14 圓筒壁的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱 單層圓筒壁導(dǎo)熱 平壁導(dǎo)熱的特點是導(dǎo)熱面保持不變，筒壁導(dǎo)熱導(dǎo)熱面積不斷地增大。這種附加熱阻稱為“接觸熱阻”，其數(shù)值與空隙大小，充填物種類及溫度高低都有關(guān)系。 7 導(dǎo)熱的基本方程式（傅立葉方程式） 如圖 31所示：設(shè)兩等溫面間距離為 dx，溫差為 dt，則傳導(dǎo)的熱量 Q（ W），應(yīng)與溫度差及傳熱面積成正比 ,而與距離成反比： FdxdtQ ??W 得： λ的單位為： CmWmmCWFdxdtQ 020 ./??????8 導(dǎo)熱系數(shù) ? 1） 單位： w/m?c 2） 物理意義：物體的導(dǎo)熱能力， ???q??導(dǎo)熱能力 ? 3）影響因素： ： ?氣 ： ~ w/m?c ?液 ： ~?c ?金屬 ： ~420w/m?c；其中純銀最高，銅、金、鋁次之。 ② 條件：溫差 、 有物質(zhì)宏觀運動 。第三章 傳熱原理 1 傳熱，它是極為普遍而又重要的物理現(xiàn)象。 4 （ 2） 對流傳熱（對流） ① 定義：有流體存在 ， 并有流體宏觀運動情況 下所發(fā)生的傳熱叫對流 。 導(dǎo)熱作用是物體內(nèi)部兩相鄰質(zhì)點（如分子，原子，離子）通過熱振動，將熱量依次傳遞給低溫部分，如爐壁的散熱，就存在導(dǎo)熱作用。實際中往往由于表面不平滑兩相鄰面很難緊密貼在一起，而且由于空氣薄膜的存在，將使多層熱阻增加。直至兩個數(shù)值相近為止。 （ 3）層與層之間兩接觸面的溫度 t2和t3是未知數(shù)。 在有放熱現(xiàn)象的系統(tǒng)中，流體與固體壁面的溫度降主要集中在靠近邊界的這一薄膜層內(nèi)，這種有溫度變化（即溫度梯度）的邊界層稱為“傳熱邊界層”。 在自然對流給熱中，流速主要取決于其內(nèi)部的溫度差，所以 Q對 也主要取決于溫度差的大小；在強制對流給熱中，Q對 直接受到流速的極大影響。 29 相似準(zhǔn)數(shù)的物理意義 A、幾何相似準(zhǔn)數(shù) 相似比 C1相等的兩個三角形必相似。 32 按照 π定理，把各相似準(zhǔn)數(shù)列成相應(yīng)的函數(shù)式，即 : Nu=f(Re、 Gr、 Pr、 l1/l2) （ 1）當(dāng)給熱系統(tǒng)的幾何條件確定后， l1/l2為常數(shù) Nu=f(Re、 Gr、 Pr) （ 2）如果流體的種類已限定（即 Pr為常數(shù)），則 Nu=f(Re、 Gr) a、若又已知是自然流動（即可不考慮 Re） b、在強制流動中的紊流狀態(tài)時，自然流動因素可以不考慮，即 Gr可以忽略 Nu=f(Gr) Nu=f(Re) 33 準(zhǔn)數(shù)方程的確定 相似第三定理 若兩現(xiàn)象為同一個關(guān)系方程式所描繪，其單值條件相似并且單值條件所組成的決定性準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值相等時，則此兩個現(xiàn)象相似。 此情況下的準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式為 : Nu=C錯排內(nèi)的給熱過程一般較順排略為強烈。因此，固體表面與大氣間的溫度差是影響自然對流的主要因素。 當(dāng) Pr作為常數(shù)處理時，可以采用簡化計算式，它們適用于常溫常壓下的空氣自然運動放熱。 47 物體輻射傳熱的三種情況： 吸收 熱能 低溫物體 熱能 高溫物體 輻射能流（熱射線） Q QR QD QA 穿透 與中間介質(zhì)無關(guān)而由電磁波傳輸 反射 根據(jù)能量守恒的關(guān)系可知 : QA＋ QR＋ QD＝ Q 兩邊同除以 Q: 1 DRA ???QA/Q表示物體對熱輻射的吸能力，稱吸收率 (A)； QR/Q表示物體對熱輻射的反射能力 ,稱反射率 (R)； QD/Q表示物體對熱輻射的透過能力 ,稱透過率 (D)。 表達式： 式中： E0λ—— 絕對黑體（符號“ 0”表示絕對黑體）在溫度為 T， K，波長為 λ的單一波長的輻射強度或稱單色輻射強度，其單位為 W/m2； e—— 自然對數(shù)的底； C1,C2—— 實驗常數(shù)， 其中 C1= 10ˉ16 Wm2； C2＝ l02 mK； λ—— 波長， m或 181。 04040 CC100TC100TCEE ???????????????εD、實際物體的輻射能力的計算公式： 4400 100100TCEE ???????????????? εεε 53 克希荷夫定律 實際物體：對外輻射 EF或 εE0F(W)全部落到絕對黑體表面，且全部被吸收。用符號 φ表示： 表面射出去的總能量從表面上的能量表面射到從12112 FFF??表面射出去的總能量從表面上的能量表面射到從21221 FFF?? 一個幾何參數(shù)，它只取決于兩表面在空間的相對位置，而與表面的黑度和溫度無關(guān)。 57 互變定理的推導(dǎo)： 由于角度系數(shù)與表面的黑度和溫度無關(guān)，可以設(shè)想兩個任意放置的黑體表面 F 1和 F 2的溫度相等，輻射能力為 E0，于是 F1的輻射能被 F 2吸收為 E0 F 1φ12，同時 F2的輻射能被 F1吸收的為 E0 F 2φ21。φ12＋ Q2效 3)在氣體中，能量的吸收和輻射是在整個體積內(nèi)進行。此法已廣泛應(yīng)用于某些爐子。 76 令： ?????????1S11K則 F)tt(KQ 低高 ??Κ稱為傳熱系數(shù)，它代表由外部給熱和內(nèi)部導(dǎo)熱組成的綜合傳 熱的傳熱本質(zhì)。 氣T壁 料T分析火焰 —— 爐壁 —— 物料三者之間的輻射傳熱情況。 85 在設(shè)計中有時要知道爐壁表面溫度，這可根據(jù)爐壁有效輻射公式， 同時考慮到爐壁之差額熱流（即獲得之凈熱）為零， ）ω料氣料壁料氣料氣氣料氣氣 4444 TT()]ε(1εε)[ε1(ε)]ε(1)ε1([1εTT ?????????由于在冶金爐內(nèi)爐料表面溫度和爐子溫度是沿著長度方向和隨時間而變化的，故計算時必須知道金屬表面的平均溫度和爐氣的平均溫度。爐料和爐氣的水當(dāng)量（