2.4 综合传热

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1、§2-4综合传热1一种流体通过器壁向另一种流体传热tw1tf1••••tf2tw2w窑内窑外QQ这样一个综合传热至少包括三个过程：火焰或烟气与窑墙内表面之间的对流与辐射传热；各种固体砌筑材料的导热；空气夹层中：一个有限空间内的自然对流与二固体壁通过透热体（夹层中介质）的辐射传热的综合。(2)窑墙内的传热，包括：(3)窑墙外表面向外界大气的对流和辐射传热。其热—电模拟电路：QR对1R对2R辐1R辐2R导••••tf1tf2tw1tw2三个子过程：(1)流体1壁面w1[W]其中：(2)穿过壁面，导热[W](3)由壁面w2流体2[W]其中：所以：[W]•空气

2、夹层：是一个在有限的密闭空间中的自由对流与辐射传热之并联过程。•其中自由对流不仅取决于流体的物性和过程强度，还取决于空间的形状和大小，对流换热系数包括有两个壁面上的对流换热以及空气层的导热。•隔热作用评价标准：(2)t(3)tw2•因为高温区辐射很强，所以在高温区不能利用空气夹层来隔热。(1)RQ••由内壁面温度tw1计算散热(1)传统窑炉（非中空窑）：tw1tm（tm是物料温度，由工艺制度规定）属于第一类边界条件（温度已知）。(2)现代窑（如梭式窑、辊道窑、中空窑等）：tf>tw1>tm，属于第二类边界条件（q=const）••关于外壁面散

3、热已知tw2，属于第三类边界条件。向空气、无限大空间：辐2对2其中：Aw——位置系数（壁面朝向系数）w2——壁面材料黑度，可取w20.8••二流体一平壁综合传热总结：耐火砖空气夹层硅藻土砖红砖QQQ1Q2Q3窑墙，共n层窑内火焰或焰气窑外冷空气•••••tw1tw2tf1tf2t界1t界2t界3••窑内热气内壁表面：Q1内壁表面外壁表面：Q2外壁表面窑外空气：Q3稳定传热根据能量守恒：Q1=Q2=Q3=Q所以：根据不同情况，上式可简化：已知：温差(tw1-tw2)热阻则：则：(2)已知：温差(tw2-tf2)，且tw2很低；热阻(3

4、)已知：温差(tf1-tw1)，且tf1>900ºC则：所有的内容归纳成：一个基本规律一个基本公式一个基本概念2窑内火焰空间内的传热燃料在窑内燃烧，并将热量以对流和辐射的形式，传递给物料和窑墙的过程中，窑内的温度场、压力场和速度场是不均匀的。玻璃池窑借用冶金炉的研究成果，对窑内的传热过程作了一些简化与假定，主要有温度和黑度等。2.1火焰与物料之间的辐射换热窑墙Fw玻璃液Fm火焰八点假设：(1)火焰在窑内各处的温度相等，Tf；(2)火焰黑度与其吸收率相等（f=Af），其数值根据Tf计算；(3)火焰完全充满空间（角系数）；(4)物料表面各处的温度相等，Tm

5、；(5)物料表面的黑度为一定值，m；(6)窑墙（含窑顶）内表面各处的温度相等，Tw；(7)窑墙表面的黑度为一定值，w；(8)窑体损失于周围外界的热量恰好等于火焰以对流方式传给窑墙的热量。热—电模拟电路：•••R1R2R3R4R5火焰物料内壁面Ef,0Em,0Jw=Ew,0JfJm(1)火焰表面热阻：(3)火焰壁面空间热阻：(4)壁面物料空间热阻：(5)物料表面热阻：(2)火焰物料空间热阻：火焰窑壁物料QfwQfmQwmQfw火焰至物料的净辐射换热量：其中火焰至物料系统导来黑度：式中若考虑火焰对物料的对流换热，则净热量：显然：ffmm=

6、const讨论：(1)当wm（即Fw）fm，辐射加强；(2)当wm一定，f（适当）fm，辐射加强。0.4132加大2.2窑墙内表面温度其中：权系数：0≤c≤1(1)Tw随f、m、的变化趋势与fm一致，即：当Tf、Tm、f一定时，(Fw)Tw当Tf、Tm、一定时，fTw当Tf、TmTw(2)非中空窑：c0，∴TwTm中空窑：c1，∴TwTf∴火焰窑：Tm≤Tw≤TfTwQwm寿命(5)陶瓷窑炉中，料垛或钵柱填得较满，温度不均匀性较大；(6)近年来，随着高速喷嘴的采用，w，

7、对流换热，因此情况更为复杂。采用网络法，借助计算机进行详细的数值计算；(b)修改数学模型。(4)窑墙在火焰空间内的辐射换热作用不可忽视；(3)w对火焰和窑墙传给物料的热量没有影响；2.5