5.4. Особенности расчета теплопередач

В термических печах предъявляются более высокие требования к точности нагрева и охлаждения, поэтому требуется более тщательный учет всех факторов, влияющих на теплообмен в рабочем пространстве печи.

В термических печах для металла небольшого поперечного сечения (полоса и лента, лист, проволока, мелкий сортовой прокат и т. д.) нагреваемое изделие оказывается теплотехнически тонким телом, поэтому основной задачей является точное определение условий внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи.

В термических печах для изделий сложной формы (бунты проволоки, рулоны полосы, пакеты прутков, рельсы, готовые изделия и т. д.) не менее трудной задачей оказывается определение расчетных размеров и расчетных теплофизических свойств садки. При этом необходимо учитывать рекомендации, приведенные в разд. 13.3.2.

При сравнительно низких температурах термической обработки более существенную роль играет передача тепла конвекцией, а иногда она является основным видом теплопередачи, поэтому при расчете термических печей необходимо учитывать конвекцию. Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяют по формулам и графикам разд. 13.2.

В печах с контролируемой атмосферой, а также в камерах охлаждения, где средой всегда является воздух или контролируемая атмосфера, печные газы являются лучепрозрачными и теплообмен излучением рассчитывается как в системе из твердых тел, разделенных лучепрозрачной средой (см. разд. 13.1.2). Часто так же считают и при нагреве в продуктах сгорания, так как в термических печах для увеличения скорости газов и уменьшения потерь тепла рабочее пространство выполняют небольшого размера, и продукты сгорания образуют тонкие слои.

При нагреве в контролируемой атмосфере, а также при охлаждении излучением атмосфера печи передает тепло конвекцией от средства нагрева к металлу или от металла к средству охлаждения, поэтому коэффициент теплоотдачи конвекцией рассчитывают по формуле (13.26).

В камерах струйного охлаждения теплоотдача происходит только конвекцией. Коэффициент теплоотдачи определяют по методике и графикам разд. 13.2.6.

Скорость истечения охлаждающего газа принимают равной 10—20 м/с, а при наличии повышенного давления 35—45 м/с. Температура охлаждающего газа при выходе из отверстий (щелей) должна быть следующей:

Средняя температура металла, °С>200 ≤ 100-200 <100

Температура охлаждающего газа, °С≤80—100 ≤50 ≤30

Расстояние от плоскости истечения до поверхности металла конструктивно принимают равным 80—150 мм, диаметр отверстий для выхода газа 5—15 мм, ширину щелей 3—б мм, а шаг отверстий щелей по ширине ленты 30— 50 мм.