熱處理設(shè)備概論(參考版)
2025-03-01 15:34本頁面
【正文】 52 在爐內(nèi)熱流通過爐墻傳到周圍的空氣中，這一過程包括爐氣以對(duì)流和輻射方式傳給內(nèi)壁，內(nèi)壁又以傳導(dǎo)方式傳到外壁，外壁則以對(duì)流和輻射方式傳給周圍的空氣，如圖 115所示。在低溫空氣循環(huán)電阻爐以及鹽浴爐內(nèi)，爐膛傳熱以對(duì)流換熱為主，而其它傳熱方式可忽略不計(jì)，所以 a對(duì) 就代表了這類爐子的傳熱能力。 ?? 對(duì)不同類型的爐子，輻射和對(duì)流在爐內(nèi)所起的作用并不相同。 工件在熱處理爐內(nèi)加熱時(shí)，熱源與工件表面間不僅有輻射換熱，而且還有對(duì)流換熱。在實(shí)際傳熱過程中往往是兩種或三種傳熱方式同時(shí)發(fā)生，所以，必須考慮它們的綜合傳熱效果。 C導(dǎo) 為該輻射系統(tǒng)的輻射系數(shù)，它和參與輻射物體的性質(zhì)、物體之間的距離、相對(duì)位置、物體的形狀等因素有關(guān)，其單位為 W/m2 對(duì)流換熱量的計(jì)算公式即 (牛頓公式 )是 1701年牛頓提出的 ， 公式表明對(duì)流換熱所傳遞的熱流量與流體和固體表面間的溫度差以及兩者的接觸面積成正比。 流體與固體表面之間通過對(duì)流換熱所傳遞的熱量可用牛頓公式計(jì)算： 對(duì)流換熱 一、對(duì)流換熱的計(jì)算 47 a— 對(duì)流換熱系數(shù) ] ）—）（）（Ｑ 201(ln1ln1ln1211112322121111 WFsttrrLrrLrrLttni iiinnnnnn????? ???????????????45 式中 L L2 ...... L n為圓筒壁各層的平均高度。由此可見，和多層平壁爐墻一樣，多層圓筒爐墻的總熱阻等于各層爐墻熱阻之和。 12FF12F43 對(duì)于由 n層組成的多層圓筒爐墻，若已知其內(nèi)外表面的恒定溫度分別為 t1和 t n+1，（ t1tn+1)，各層的內(nèi)外半徑以及各層的材料和圓筒爐墻的高度 L已知，并假定各層間緊密接觸，求通過 n層圓筒爐墻的導(dǎo)熱熱流及各交界面溫度。 考慮到實(shí)際爐墻的熱導(dǎo)率隨溫度呈線性變化，這時(shí)上式中 λ也可用熱導(dǎo)率平均值代入。為了便于與傳熱一般方程和平壁爐墻的導(dǎo)熱公式進(jìn)行比較，上式可改寫成 ）（均 2121 22rrLLrrF ????? ??42 ）—）（（）（）（）（Ｑ 181ln22ln2 2121121221121212WFsttttFFFFsttLrLrrrLrr?????? ????????? 式中， F=（ F2一 F1)/ln 它是圓筒爐墻的對(duì)數(shù)平均面積，其中 F2 、 F1，分別為內(nèi)外表面積， S為單層圓筒爐墻的厚度。 如果 λ是常數(shù)，則沿爐壁內(nèi)部的溫度變化呈對(duì)數(shù)曲線，這點(diǎn)與平壁導(dǎo)熱不同。在 r1與 r2之間的任意處 r取一薄層，厚度為 d r,其兩側(cè)溫度差為 dt,該層面積為2πrL(圖 13)。若多層平壁各層分界面的表面積分別 f f2 、 f 3…… 和 fn+1時(shí)， 則各層的平均面積可采用算術(shù)平均值或幾何平均值。如果相差大于 5%，應(yīng)重新假設(shè)，再進(jìn)行計(jì)算，直到誤差小于 5 %為止。由于 λ是溫度的函數(shù)，由式（ a） （ c）經(jīng)運(yùn)算得通過三層爐墻的 q為 t1,t2,t3,t4( t1t2t3t4) λ λ λ3 因?yàn)?q1=q2=q3=q， 36 同理， n 層平壁爐墻的導(dǎo)熱公式 ）（）ｍ（２121/33221141????? Wsssttq???）（）（ 131/2221111???????mWnsssttqnn????37 若多層爐墻的總熱阻已知，則各層間的界面溫度可由下式求得： 38 ）—Ｑ 151(221111 Fsssttnnn??????????? ? 在求界面溫度時(shí)，必須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先假設(shè)一界面溫度，然后根據(jù)假設(shè)溫度算出各層的 λ值及總熱阻，再代人上式求出界面溫度。 2．多層平壁爐墻的穩(wěn)定導(dǎo)熱 35 在穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，通過平壁爐墻各層的熱流或熱流密度應(yīng)相等。這時(shí)上式中的導(dǎo)熱面積應(yīng)該用平均面積代替，可按如下方法近似計(jì)算。由此可見，熱流量與溫度差 (t1t2 )成正比，與熱阻 S/(λF)成反比。 三、平壁爐墻的導(dǎo)熱 32 由上式可知，在單位時(shí)間內(nèi)通過
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