Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
— то же в проекции на поперечное сечение печи; р — осредненный угол естественного откоса; а — угол наклона оси печи.
Принимаем N0 = 24.
Из табл. 4.56 следует, что число N0 зависит от передела и может заметно колебаться для данного. Согласно наблюдениям Др, = 12-16. С учетом приближенного равенства Д*Р « Др, по формуле (4.346) имеем N0 = 22,5-30. Общее число сколов в зоне с временем пребывания равно N= /V0x/xQ, где т0 = IIп
— период обращения, с. Число N характеризует перемешивание шихты, интенсифицирующее внутренний тепло- и массообмен.
Время между сколами ттах = 1 l(nNQ) по данным табл. 4.56 составляет 2,2^4 с и имеет смысл максимального времени облучения элемента поверхности частицы в печном пространстве.
Применительно к пересыпающемуся слою в формулу (4.345) необходимо ввести две поправки. Первая из них связана с шероховатостью поверхности, непрерывно обновляющейся при качении и скольжении частиц. Фиксированный элемент dFQ “натянутой” поверхности за время ттах замещается реальны-
Рис. 4.130. Схема сколов слоя шихты при вращении печи
326
ми элементами поверхности частиц j раз. Для этих элементов время облучения сокращается в среднем в j раз. В формуле (4.345) соответственно исправляется безразмерное время D:
D = e/i~>7;3/^Дмрмсм .
Число j оценивается по модели пересыпания слоя. Пусть частицы имеют сферическую форму и перекатываются двумя рядами. Третий ряд полностью экранируется от лучей первыми рядами и поэтому на теплообмен не влияет (точнее, его влиянием пренебрегаем). Первый ряд занимает “натянутую” поверхность F0 в доле 8j = тг/4, и для него jx = 4. Это число получено как отношение поверхности шара к его главному сечению. Второй ряд занимает остальную часть поверхности F0 в доле 52 = 1 - (тг/4), и для него j2 = я/(1 - тг/4). Получаем
j = JA + Л5 г = 2к-
Как видим, в знаменателе аргумента D появляется число *J~] =2,51. Вторая
поправка у вводится в виде множителя в правую часть формулы (4.345). Она учитывает кривизну частиц. При записи первых двух членов ряда для сферических частиц
у = 1 + ^тшмттах/] /4d,
для цилиндрических
y = l + jnaMTmaj]/2d,
где аи — коэффициент температуропроводности собственно частиц, м2/с.
Расчеты по приведенным формулам показывают, что, несмотря на быстрое обновление поверхности слоя, тепловой поток заметно снижается.
2.2.3. Теплоотдача от изотермической стенки к плотному слою зернистой шихты
Часть тепла (10-30 %) аккумулируется футеровкой на ее открытой поверхности, т.е. на большей части периметра, и затем передается слою шихты на закрытой поверхности. Несмотря на относительно малую долю этого тепла, оно в значительной мере способствует равномерности термической обработки шихты и повышению качества продукта. Теплоотдача к слою шихты определяет также амплитуду колебаний температуры поверхности футеровки, ко-
327
торая, в свою очередь, оказывает сильное влияние на стойкость футеровки, образование на ней гарниссажа и настылей.
Период нагревания футеровки рассмотрен в предыдущем разделе. Период охлаждения имеет длительность
t = lt/(nDn), (4.347)
где /, — дуга контакта слоя с футеровкой, м; D — внутренний диаметр печи; п
-j
— круговая скорость времени с .
Во всех лабораторных установках определяется осредненный по времени контакта коэффициент теплоотдачи а от металлической стенки или к ней, практически изотермической. Теоретически важнее мгновенное значение коэффициента теплоотдачи а, которое определяет мгновенную плотность теплового потока
9 = а<Х - О’ (4.348)
где t, и tu — температуры поверхности футеровки и материала (с осреднением по его массе), °С. Контакт тел считается плоским. Зерна образуют со стенкой контакт на небольшой поверхности, особенно с увеличением их диаметра. Поверхности тел на большей части разделяются газом. Это резко уменьшает теплообмен, особенно в начальный период, по сравнению с теплообменом сплошного тела. Тепло распространяется от элемента контакта по все увеличивающемуся сечению зерна, пока не достигнет диаметрального сечения. В этот период длительностью тд коэффициент теплоотдачи имеет постоянное значение. На основе опытных данных для кварцевых песков с характеристиками, приведенными в табл. 4.57, получено:
тд = 2,74/074, (4.349)
где d — диаметр частиц, мм.
В этот первый период:
«д = «д =л/А'эР(1-^К/(^д), (4.350)
Таблица 4.57
Характеристики кварцевых песков
Песок rf-103, м Х„ Вт/(м К) Рн, кг/м3 Рн,, кг/м3 Оэ-108, м2/с /vl О3, м-К/(Вт-с0,5) ад, Вт/(м2-К) to, с
1 0,1575 0,2128 1235 1441 19,06 3,6340 448 0,376
2 0,3239 0,2227 1316 1429 20,09 3,5672 310 0,817
3 0,7940 0,2506 1475 1555 20,77 3,2236 212 2,140
4 1,0380 0,2576 1479 1548 21,45 3,1867 186 2,850
328
где р = 2630 кг/м3, см = 775,8 Дж/(кг-К), р(1 с,) = рнв — насыпная плотность в
условиях вибрации. Она использована по данным табл. 4.57.
Величины хд и ад, рассчитанные по (4.349) и (4.350), приведены там же. Будем считать, что за время тд прогревается подслой с условной толщиной Дд, затем — основная масса с коэффициентом теплоотдачи а,:
а, = a(/erfc(/),a1/2aA), а1 =АэРнвСм /[^(Т-Тд)] .
