【正文】 1S11Kiin1i整理可得 ??????1S1KF)tt(KQ 1 低??n層平壁的綜合傳熱量 ?????? ?? 1S1iin1i78 當(dāng)圓筒的內(nèi)半徑小于壁厚時，則高溫流體通過單層圓筒壁向低溫流體的綜合傳熱公式為 : 均均內(nèi)低高F1FSF1ttQ?? ???????式中 : F內(nèi) —— 圓筒內(nèi)表面積， m2。 F外 —— 圓筒外表面積， m2。 F均 —— F內(nèi)與 F外的平均值， m2 79 火焰爐內(nèi)傳熱 火焰爐內(nèi)火焰在物料表面掠過，以對流及輻射的方式一方面?zhèn)鳠峤o物料，另一方面?zhèn)鳠峤o爐壁（包括爐墻及爐頂），爐壁除向外散失少量熱以外，其余全部又都輻射或反射給物料，因爐壁本身不發(fā)熱，所以最終還是火焰與物料之間的傳熱。火焰?zhèn)鹘o物料的總熱量為： 圖 329 火焰爐內(nèi)傳熱示意圖 輻對Q ??80 式中： 對Q 料料氣對對 ）（α FttQ ??輻Q—— 火焰對物料的對流給熱量， —— 火焰及爐壁向物料的輻射熱量， W。 氣T壁 料T分析火焰 —— 爐壁 —— 物料三者之間的輻射傳熱情況。 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 。 、 (2)爐壁已達到穩(wěn)定熱態(tài)，本身不吸收輻射熱量，而通 過傳導(dǎo)向外散失的部分熱量，可近似地看作由爐氣對流給熱來補償。 81 (3)火焰的黑度與吸收率相等 (4)物料為平面，并布滿爐底（即 1?料壁?）。 應(yīng)用有效輻射的概念，列出物料表面熱平衡方程，物料得到的凈熱為： 效料氣效壁料氣氣壁料）（ Q1QFEQ ????? ??式中： ?—— 爐壁對物料的角度系數(shù)。 按爐壁不保留輻射熱的假定， 效壁Q等于投射到爐壁的全部輻射熱，即： 82 )(1)1(Q1QFEQ ??? ?????? 氣效壁氣效料壁氣效壁 ）（））（ε（）ε（氣氣效壁壁氣效壁 ????????1111QFEQ即 物料表面的有效輻射包括：物料自身輻射，物料對爐氣輻射的反射以及對爐壁有效輻射的反射，即： ???? )1)(1(Q1FEFEQ 料氣效壁料料氣料料效料 ）（ ??????83 整理得： WF100T100TCQ44料料氣氣壁料料氣壁 ?????????????????????????式中： )]ε(1εε)[ε1(ε)]ε1([C料氣料氣氣氣料氣壁料 氣 +++=氣壁料C—— 為火焰爐內(nèi)綜合輻射系數(shù)，單位為 W/m2K4。 式中 ω—— ?1，稱為爐圍開展度。 84 WFt(tQ 料料氣輻料氣壁 ）α?而 式中： 244m/ Wtt100T100TC料氣料氣氣壁料輻α ???????????????????????????爐內(nèi)火焰對物料的總給熱量，可寫成： 料料氣料料氣輻料料氣對F)tt( F)tt(F)tt(Q??????????式中： 輻對 ??? ???，稱為總給熱系數(shù)，單位為 W/m2.℃ 。 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。 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。 若將火焰高溫部分靠近爐內(nèi)物料，使物料得到的輻射熱流較爐頂或爐墻為多，這就稱為“直接定向傳熱”，若將火焰高溫部分靠近爐頂或爐墻，再借后者的輻射與反射作用均勻加熱物料，這就是“間接定向傳熱”。 86 直接定向傳熱可以強化對被加熱物料的傳熱， 而又不過分提高周圍環(huán)境（如爐襯）的溫度。 87 豎爐內(nèi)熱交換 豎爐與火焰爐不同，它的整個爐膛為爐料所充滿。一般說來爐料在爐內(nèi)是自上而下的移動，而氣體在爐內(nèi)是自下而上流動。爐膛內(nèi)的熱交換過程是由氣體通過爐料而在塊狀爐料層中完成的。 料ω氣 對豎爐內(nèi)溫度分布有決定性影響的是爐料和爐氣水當(dāng)量之對比關(guān)系。爐料和爐氣的水當(dāng)量（ 、 ）系指單位時間內(nèi)通過同一斷面的爐料與爐氣溫度變化一度所吸收或放出之熱量，并用熱含量與這些熱量相等的水?dāng)?shù)量（ kg）表示。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 C 料 ； ＝ G氣 C 氣 式中： G料 —— 為單位時間內(nèi)通過爐子同一斷面的爐料量， kg； G氣 —— 為單位時間內(nèi)通過爐子同一斷面的爐氣量， m3； C料 —— 為爐料在該溫度下的比熱， kJ／ kg℃ ， C氣 —— 為爐氣在該溫度下的比熱， kJ／ m3℃ 。 根據(jù)爐氣和爐料水當(dāng)量大小的不同，豎爐內(nèi)溫度的分布 有下列兩種典型情況。 89 氣ω料 ＞ 時爐內(nèi)溫度的分布 爐氣通過某一斷面溫度每降低 l℃ 所放出的熱量，大于爐料通過同一斷面溫度上升 1℃ 所需用的熱量，所以爐料很容易被加熱。結(jié)果在爐子上端爐氣溫度下降的比較小，而爐料溫度卻上升的比較多。爐料下降不多距離后即已被加熱到與爐氣最初溫度相近的程度，爐料再繼續(xù)下降時，因溫度差甚小，幾乎不再進行熱交換。爐內(nèi)熱交換主要在爐子上部的 H1高度內(nèi)進行，而下部高度 H2稱為無載高度。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。 如設(shè)散料入口溫度為 0℃ ，則可就爐頂與任一斷面之間寫出 熱平衡方程式： 90 令 t39。氣， t氣分別代表爐氣開始和出口溫度， 則 G料 C 科（ t料－ 0）＝ G氣 C 氣（ t39。氣－ t氣） 整理得： ）ωω—＋料氣氣氣 1(21 tt ?當(dāng)時間趨向無限大時，即在極限條件下： 氣料氣 ＝＝ 1ttt)1(12氣料氣氣 ωω—tt ?91 之比值愈小，而 與 相差愈大 ， t2氣愈接近 t1氣，爐氣冷卻得愈差。在這種條件下，爐氣出口溫度總是較高的，而且與料層高度無關(guān)，即當(dāng)料層超過一定高度以后，再增加高度，也不能使?fàn)t氣溫度降低，而只能延長無載高度的范圍。 氣料ωω料ω氣92 氣料 ＞ ωω時爐內(nèi)溫度的分布 爐氣較容易冷卻，而爐料在下降過程中溫度上升較慢，在熱交換相當(dāng)充分時，即在極限條件下，爐氣出口溫度能冷卻到爐料入口溫度。 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。 93 根據(jù)與第一種情況類似的推導(dǎo)，可得爐料在加熱過程的溫度： 料氣氣氣氣料 ωω— )(212 tttt ?? 料料氣氣氣料 ωω1212 )( tttt ???爐料的最終溫度為： 如物料入爐溫度為 0℃ ，則： 料氣料料 ωω12 tt ?料ω 氣ω可見，當(dāng) 則爐料加熱的最終溫度就愈低。不論怎樣增加爐子的高度，也不能使?fàn)t料得到更好的加熱，但爐氣的出口溫度總是較低的，因而能最大限度利用爐內(nèi)放出的熱量。 之值相對于 愈大， 94 豎爐內(nèi)的熱交換 氣ω料 氣料 ＞ ω 實際的豎爐內(nèi)，熱交換多系按上述兩種 情況進行。即上部按 ＞ 進行工作，而下部則按 的情況進行工作。 在一般條件下，爐氣水當(dāng)量變化不太，而爐料水當(dāng)量之所以逐漸變大，是因為爐子下部有吸熱反應(yīng)（如碳酸鹽的分解， CO2被還原等）。 95 在這種情況下熱交換集中在上下兩段內(nèi)完成，而中間一段屬 于無載高度，因為其中還進行者各種物理化學(xué)反應(yīng)。 根據(jù)以上分析，可得如下關(guān)于豎爐熱交換的一般規(guī)律： (1) 爐氣出爐溫度及爐料被加熱的最終溫度皆與爐氣及爐料水當(dāng)量之相對比值有重要關(guān)系 ,在高度不特別低（即大于H1+H2）時，出爐氣體及物料最終溫度與爐子高度無關(guān)。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。 （ 2）增大燃料消耗量時， 氣ω變大，故出爐氣體溫度將提高。 96 氣ω 氣ω（ 3）預(yù)熱鼓風(fēng)時，因沒有改變 之值，故不能提高爐頂氣體之溫度，熱風(fēng)所帶進的熱量， 只是提高了風(fēng)口區(qū)的溫度，而強化了爐子下部的熱交換。 當(dāng)采用預(yù)熱鼓風(fēng)后，由于降低了爐內(nèi)的直接燃料消耗而 變小 ,故爐頂氣體溫度反而會有所降低。 (4) 采用富氧鼓風(fēng)后，提高了燃燒溫度，減少了爐氣數(shù)量使 氣變小，高爐廢氣溫度將會降低。富氧鼓風(fēng)和預(yù)熱鼓風(fēng)有相同的意 義，不僅加大了氣體與爐料之溫度差，強化了傳熱，而且由于減 少了爐氣量及廢氣溫度，因而大大提高了爐內(nèi)熱量的利用率。 97 (5) 既然豎爐內(nèi)熱交換多集中在某一段 (如爐子下部的風(fēng)口附近 ) 完成，因此，在同一區(qū)域創(chuàng)造出集中的高溫帶，將大大強化熱 交換過程，與此同時，也將節(jié)約燃料消耗。 應(yīng)該說明：前面對豎爐內(nèi)熱交換問題的分析是假定爐內(nèi)氣流 在橫斷面上的分布均勻為前提的。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。 98 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH