МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 64

Внешний теплообмен в слое складывается, главным обра­зом, из передачи тепла от одной частицы слоя к другой и от газа конвекцией и излучением. Роль излучения газа при нагреве слоя невелика, так как размеры каналов между кус­ками небольшие, а концентрации трехатомных газов также невелики. В связи с этим основным типом теплопередачи от газа к материалам в зоне умеренных температур при процес­сах металлизации является конвекция.

При нормальном ходе шахтной печи шихта опускается вниз, навстречу газам почти с одинаковой скоростью. В каждом горизонте устанавливаются постоянные температуры газов и шихты, не зависящие от времени, что характерно для нагрева в противотоке. Следовательно, температуры га­за и кусков шихты однозначно определяются высотой их по­ложения (Я). Можно считать, что температура газа Jr =/#> а температура шихты tm = <p(H). При переходе ко времени

Я = vmt, (194)

Где vM – скорость движения материалов, м/с, КОМ, по Б. И.Китаеву, объемное напряжение сечения шахты, м3/(м2 • ч). ^

Для определения температуры поднимающегося потока га­зов и температуры опускающегося слоя шихты необходимо знать водяные эквиваленты этих потоков.

Водяным эквивалентом газа (или шихты) называют произ­ведение массы или объема часового расхода потока газа (шихты) на удельную теплоемкость вещества потока:

WGC,

Где g— массовый или объемный расход потока газа шихты,

Кг/ч (м3/ч); С – удельная теплоемкость вещества потока, ДжДмоль • К).

(ISb)

Водяной эквивалент потока показывает, какое количество тепла необходимо затратить для того, чтобы изменить тем­пературу данного потока на 10C. Для теплопередачи кон­векцией

Gm • = "FOГ – tjFdx,

Где Svi – количество материала, кг; Cra – удельная теплоем­кость шихты, Дж/(моль • К); fr и Ita – температура, соот­ветственно, газа и шихты, 0C; ар— коэффициент теплопере­дачи конвекцией,’ Вт/(м2 • с • 0C); F – поверхность мате­риалов, м2; т — время, с.

Тогда для конечной температуры газа 0К)

(197)

Где gr— количество газа, м3; сг— теплоемкость газа, Дж/(моль • К).

В отличие от Простого нагрева в шахтной печи происхо­дят различные реакции, а также имеют место тепловые поте­ри.

Для учета этих явлений Б. И.Китаев ввел понятие кажущейся удельной теплоемкости, под которой понимают ко­личество тепла, необходимое для охлаждения или нагрева единицы потока вещества на 10C при протекании в потоке необходимых для нормального ведения плавки превращений и с учетом потерь.

(198)

При использовании понятия обычной теплоемкости

SrCrdfr = ?шСшскш + (qp + <7n)dT,

Где qp — тепловые эффекты физических и химических процес-

(195)

141

Сов, Вт/ч; q„ — тепловые потери на данном горизонте печи, Вт/ч.

После ввода в уравнение значения теплот реакций и по­терь получили значения кажущихся водяных эквивалентов (W’t и W^y.

Wrdfr = W11Jdf111 + G7p + <7n)dr; W^dfr « W^dtui-, ! Г 1 Г? ndT 1

В дальнейшем вместо показателя W’ для простоты исполь­зовали показатель W. Из основного уравнения теплообмена

W4 – f?°") = JVJt-0" – {шЧ) (200)

Следует, что эффективность теплообмена зависит от отноше­ния водяных эквивалентов т = Wm/Wr. В шахтной печи могут быть одна или две зоны: т < 1 и т > 1.