Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя

В результате проведения экспериментальных исследований на физической модели, подобной типовой камерной печи с выкатным подом, исследован конвективный теплообмен при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя. Получены критериальные уравнения для обтекания тел кубической формы и обоснова...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автор:	Гнитиёв, П.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2015
Назва видання:	Промышленная теплотехника
Теми:	Тепло- и массообменные аппараты
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142167
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя / П.А. Гнитиёв // Промышленная теплотехника. — 2015. — Т. 37, № 2. — С. 39-47. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-142167
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1421672018-09-30T01:23:07Z Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя Гнитиёв, П.А. Тепло- и массообменные аппараты В результате проведения экспериментальных исследований на физической модели, подобной типовой камерной печи с выкатным подом, исследован конвективный теплообмен при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя. Получены критериальные уравнения для обтекания тел кубической формы и обоснован факт усиления коэффициента конвективной теплоотдачи на 10…15 % при переходе на импульсный режим подачи теплоносителя. В результаті проведення експериментальних досліджень на фізичній моделі, геометрично подібній типової камерної печі з викатним подом, досліджено конвективний теплообмін при імпульсному та безімпульсному режимах подачі теплоносія. Отримано критеріальні рівняння для обтікання тіл кубічної форми та обґрунтовано факт посилення коефіцієнту конвективної тепловіддачі на 10…15 % при переході на імпульсний режим подачі теплоносія. As result of experimental studies on the physical model, which is geometrically similar to typical chamber furnace with rolled out hearth, was study of convective heat transfer in a pulsed and unpulsed coolant supply mode. Appropriate criteria equations are obtained for cross flow of cubic bodies and 10…15 % intensification of convective heat transfer coefficient is grounded in case of heat transfer agent supply change from unpulsed to pulsed mode. 2015 Article Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя / П.А. Гнитиёв // Промышленная теплотехника. — 2015. — Т. 37, № 2. — С. 39-47. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.2.2015.05 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142167 662.9 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Тепло- и массообменные аппараты Тепло- и массообменные аппараты
spellingShingle	Тепло- и массообменные аппараты Тепло- и массообменные аппараты Гнитиёв, П.А. Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя Промышленная теплотехника
description	В результате проведения экспериментальных исследований на физической модели, подобной типовой камерной печи с выкатным подом, исследован конвективный теплообмен при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя. Получены критериальные уравнения для обтекания тел кубической формы и обоснован факт усиления коэффициента конвективной теплоотдачи на 10…15 % при переходе на импульсный режим подачи теплоносителя.
format	Article
author	Гнитиёв, П.А.
author_facet	Гнитиёв, П.А.
author_sort	Гнитиёв, П.А.
title	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя
title_short	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя
title_full	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя
title_fullStr	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя
title_full_unstemmed	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя
title_sort	конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Тепло- и массообменные аппараты
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142167
citation_txt	Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя / П.А. Гнитиёв // Промышленная теплотехника. — 2015. — Т. 37, № 2. — С. 39-47. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT gnitiëvpa konvektivnyjteploobmenvpečahpriimpulʹsnomibezimpulʹsnomrežimahpodačiteplonositelâ
first_indexed	2025-07-10T14:19:53Z
last_indexed	2025-07-10T14:19:53Z
_version_	1837269989819678720
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №2 39 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ УДК 662.9 КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ПЕЧАХ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ И БЕЗИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМАХ ПОДАЧИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ Гнитиёв П.А. Донецкий национальный технический университет, ул. Артема, 58а, Донецк, 83003, Украина В результате проведения экс- периментальных исследований на физической модели, подобной ти- повой камерной печи с выкатным подом, исследован конвективный теплообмен при импульсном и без- импульсном режимах подачи теп- лоносителя. Получены критериаль- ные уравнения для обтекания тел кубической формы и обоснован факт усиления коэффициента кон- вективной теплоотдачи на 10…15 % при переходе на импульсный ре- жим подачи теплоносителя. В результаті проведення експе- риментальних досліджень на фізич- ній моделі, геометрично подібній типової камерної печі з викатним подом, досліджено конвективний теплообмін при імпульсному та без- імпульсному режимах подачі теп- лоносія. Отримано критеріальні рів- няння для обтікання тіл кубічної форми та обґрунтовано факт поси- лення коефіцієнту конвективної теп- ловіддачі на 10…15 % при переході на імпульсний режим подачі теп- лоносія. As result of experimental studies on the physical model, which is geometrically similar to typical chamber furnace with rolled out hearth, was study of convective heat transfer in a pulsed and unpulsed coolant supply mode. Appropriate criteria equations are obtained for cross flow of cubic bodies and 10…15 % intensification of convective heat transfer coefficient is grounded in case of heat transfer agent supply change from unpulsed to pulsed mode. Библ. 8, рис. 5, табл. 2. Ключевые слова: воздушное охлаждение, камерная печь, интенсификация конвективного теплооб- мена, импульсная подача теплоносителя. a – коэффициент турбулентности потока; b – степень при критерии Re; c – степень при критерии Sh; D – диаметр струи в точке измерения, м; d – характерный размер обдуваемых тел, м; h – множитель импульсного критериального уравнения; m – исходная масса обдуваемых тел, кг; n – количество кубиков, шт.; p – количество участвующих граней в теплооб- мене, шт.; q – удельный тепловой поток, Вт/м2; qплав – удельная теплота плавления льда, кДж/кг; r – радиус сопла, м; S – расстояние от сопла до кубика, м; Δt – разница температур тел и воздуха, °С; u – комплексный множитель для импульсного критериального уравнения; ur – объем воды в мензурке, м3; V – средний секундный расход воздуха через сопло, м3/с; w – скорость потока воздуха, м/с; Х – коэффициент, учитывающий переход формы от куба к шару; x – комплексный множитель для безимпульсного критериального уравнения; y – расстояние от оси до точки измерения скоро- сти, м; z – множитель безимпульсного критериального уравнения; Nu – критерий подобия Нуссельта; Pr – критерий подобия Прандтля; Re – критерий подобия Рейнольдса; Sh – критерий подобия Струхаля; α – коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/(м2·К); λ – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м·К); ν – кинематическая вязкость воздуха, м2/с; ρ – плотность, кг/м3; τ – количество секунд между которыми проис- ходит сравнение стока, с; φ – частота пульсаций потока, Гц. Верхние и нижние индексы: исх – исходная; л – лед; в – вода; 0 – относится к характерным размерам сопла; ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №240 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ Анализ публикаций по теме исследования В настоящее время существует большое ко- личество технологических процессов, связанных с конвективным теплообменом. Эффективность большей части таких процессов зависит от каче- ственного проведения операций нагрева/охлаж- дения изделия, в особенности в низкотемпера- турном диапазоне [1]. Одной из проблем, связан- ных с расчетом конвективного теплообмена, яв- ляется отсутствие данных о закономерностях его протекания в конкретных агрегатах [2]. Практи- чески отсутствуют общепринятые методики для теплового расчета многих технологий, в основе которых лежит протекание конвективного тепло- обмена. Так, например, в литературе диапазон возможного изменения значения коэффициента конвективной теплоотдачи при воздушном об- дуве заготовок в металлургический печах опре- деляется как 10…30 Вт/(м2·К), при этом выбор конкретных значений на практике производится на основании опыта исследователя [3]. Из литературы известен ряд критериальных уравнений, описывающих конвективный тепло- обмен в идеализированных условиях. Например, для определения усредненных по поверхности цилиндра значений коэффициента конвектив- ной теплоотдачи для случая поперечного обте- кания используются следующие критериальные уравнения [4]: при Re < 1000 Nu = 0,56·Re0,5·Prж 0,36(Prж/Prст) 0,25; при Re ≥ 1000 Nu = 0,28·Re0,6·Prж 0,36(Prж/Prст) 0,25. Стоит отметить, что в реальных агрегатах гидродинамическая картина, как правило, суще- ственно отличается от идеализированных схем. Поэтому в идеальном случае каждой технологи- ческой ситуации должно быть сопоставлено свое критериальное уравнение. В данной работе ис- следование сосредоточено на воздушном обдуве тел кубической формы. В практическом аспекте возникают пробле- мы при интенсификации конвективного тепло- обмена в различных технологических процессах. Например, операция воздушного охлаждения из- делий при отжиге стальных листов в колпаковых печах длится 60…90 часов [5] и на практике име- ется необходимость поиска путей ускорения это- го процесса. Такого эффекта можно достичь раз- личными способами, один из которых заключа- ется в создании низкочастотного пульсирующего потока охлаждающей среды. Однако в настоя- щее время способы интенсификации конвектив- ного теплообмена нуждаются в дополнительной теоретической, экспериментальной и техничес- кой проработке. Постановка задачи исследования Цель данной работы – исследование процес- са конвективного теплообмена в печах камерно- го типа для случаев импульсного и безимпульс- ного обдува тел кубической формы, а также ус- тановление соответствующих критериальных за- висимостей. Изложение основных материалов исследования и результатов Для проведения экспериментальных иссле- дований процессов конвективного теплообмена создана лабораторная модель камерной печи с двадцатью соплами для истечения воздуха. Мо- дель геометрически подобна камерной печи с выкатным подом, в которой могут реализовы- ваться операции термической обработки изде- лий: нагрева, выдержки и воздушного охлажде- ния заготовок. Исследуемые тела представляют собой ледяные кубики с размерами граней 17 мм. Выбор материала исследуемых тел обусловлен отсутствием необходимости измерения темпе- ратуры поверхностей обрабатываемых тел, по- скольку при таком подходе их температура яв- ляется постоянной (порядка 0 °С). Для определения темпа плавления льда под печи выполнен двухуровневым. Первый, верх- ний уровень, является решетчатым и на нем рас- полагаются заготовки, а второй уровень имеет двойной уклон и предназначен для сбора жид- п – относится к пятну струи; ср – средний; луч – лучистый; i – указатель момента времени с шагом 50 секунд. k – указатель момента времени с шагом 50 се- кунд, смещенный на 5 секунд от момента вре- мени i. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №2 41 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ кости, образованной в результате оплавления тел. Корпус печи выполнен из теплоизоляцион- ного материала, чтобы минимизировать тепло- обмен с окружающей средой через стенки. Фо- тография рабочей камеры установки приведена на рисунке 1. Данная модель подключена к сети с нагне- тателем типа ПН-125-65. По ходу канала рас- положено устройство для измерения расхода типа РГ-40. Лабораторная модель печи имеет два воздушных коллектора диаметром 45 мм, проложенных вдоль стен, и содержит двадцать сопел диаметром по 5 мм для истечения возду- ха. Для удаления воздуха из модели предусмот- рено отверстие в своде. В установку загружают- ся тела и располагаются напротив сопел на спе- циальной решетке. Для исследования пульсирующего режима подачи охлаждающего воздуха рассмотренная установка оснащена устройством для создания низкочастотных пульсаций в подводящем тру- бопроводе, представляющим собой заслонку, создающую 87% перекрытие сечения канала при повороте на 90º. Заслонка, в свою очередь, размещена на валу, вращаемом электродвигате- лем с помощью ременной передачи; при этом имеется возможность изменения частоты вра- щения. Движение заслонки происходит по гар- моническому синусоидальному закону. Заявлен- ный процент перекрытия сечения канала полу- чен исходя из практических соображений: при внутреннем диаметре разводящего трубопро- вода 45 мм отступ заслонки по периметру ка- нала выбран на уровне 1,5 мм для исключе- ния заклинивания заслонки и снижения уровня перегрузки нагнетателя за счет отсутствия пол- ного перекрытия канала. Устройство для созда- ния пульсаций способно генерировать частоты в диапазоне от 0,1 до 1,7 Гц. В данной работе была выбрана частота 1,15 Гц. Фотография ус- тройства приведена на рис. 1. Проведение экспериментов в импульсном и безимпульсном режимах полностью аналогично. При проведении обоих экспериментов средний секундный расход среды составлял 0,012 м3/с. Объем воды фиксировался каждые 15 секунд, общее время проведения эксперимента соста- вило 14 минут. Изменение во времени объемов стекающей жидкости, образующихся при плавлении куби- ков льда, для безимпульсного и импульсного режимов приведено на рис. 2. Из рисунка видно, что на первых минутах темп стока идентичен в двух режимах, но с течением времени импульс- ный вариант показывает прирост объема и к окончанию экспериментов разница достигает по- рядка 7 %. Поскольку в течении исследования форма об- дуваемых тел постепенно отклонялась от куби- ческой за счет сглаживания граней, в работе вве- Рис. 1. Фотография рабочей камеры модели печи и устройства для создания пульсаций. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №242 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ дено понятие коэффициента, учитывающего пе- реход формы от куба к шару Х. При этом Х = 1 соответствует кубической форме, а Х = 0 – ша- рообразной. Для исследованного промежутка времени в обоих экспериментах задано линей- ное изменение коэффициента Х от 1 до 1/15 во времени. Темп стока воды позволит определить из- менение размера тел во времени. Для тела чисто кубической формы: (1) Для тела шарообразной формы: (2) Тогда расчетное значение размера тел для произвольного момента времени определяется как: Имея данные об изменении диаметров тел во времени можно рассчитать тепловой поток, подводимый к поверхности тел по формуле сле- дующего вида: q = [ /{ }] Полученный тепловой поток позволяет рас- считать коэффициент конвективной теплоотдачи для конкретных условий по формуле: Ниже, на рис. 3, представлены два графика изменения среднего коэффициента конвектив- ной теплоотдачи для двух случаев: безимпульс- ный, импульсный с частотой 1,15 Гц в зависи- мости от времени. Для дальнейшей обработки данных выделены 15 временных узлов через каж- дые 50 секунд. Стоит отметить, что для последующего ис- пользования полученные кривые были регуля- ризированы [6]. Среднюю скорость среды у поверхности об- дуваемых тел предложено определять как сред- нее арифметическое от значений скорости в че- тырех характерных точках, взятых на вертикаль- Рис. 2. Темпы стока воды в безимпульсном и в импульсном экспериментах, ○ – экспериментальные значения при импульсной подаче воздуха, мл; □ – экспериментальные значения в безимпульсном эксперименте, мл. Частоты 0 и 1,15 Гц ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №2 43 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ безимпульсный вариант импульсный вариант Рис. 3. Изменение коэффициента конвективной теплоотдачи во времени для двух экспериментов, где 1 – ломаная, соединяющая вычисленные на основе экспериментальных исследований значения коэффициентов конвективной теплоотдачи; 2 – регуляризированная кривая. ном отрезке, проходящем через ось торцевой со стороны обдува грани (1 – точка с координатой, равной высоте куба; 2 –3/4 высоты; 3 – 1/2 вы- соты, 4 – точка пересечения нижней образую- щей струи с торцевой гранью тела). Графическая интерпретация этого подхода представлена на рис. 4. При определении wср учтено изменение ди- аметра изделия при вычислении величины S. Как видно на рисунке, струя с некоторой скоростью истечения раскрывается и покры- вает кубик, находящийся на удалении 33 мм от сопла. Для определения скорости на оси струи, в точке, удаленной от сопла на расстояние S Рис. 4. Графическое представление схемы для определения средней скорости обтекания, где 1 – сопло; 2 – линии, показывающие границы струи; 3 – ось струи; 4 – пятно на границе контакта струи и кубика, развернутое на 90°; 5 – кубик в начальный момент времени; 6 – кубик в конце эксперимента; 7 – точки измерения в начальный момент времени; 8 – точки измерения в конечный момент времени. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №244 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ используется формула [7]: (3) Следующим шагом является определение скоростей на различном удалении от оси ис- течения в пределах пятна контакта струи и передней грани кубика. Для этого используется зависимость [7]: Диаметр пятна струи вычисляется по фор- муле: Полученные изменения коэффициентов кон- вективной теплоотдачи и средней скорости об- текания тел позволяют перейти к вычислению критериев подобия, таких как критерии Рей- нольдса, Нуссельта для случая безимпульсной подачи среды и критерия Струхаля для слу- чая импульсной подачи среды по следующим формулам: (4) На основании полученных расчетных дан- ных для безимпульсного режима составлена таблица 1, в которую вошли значения основ- ных параметров процесса и критерии подо- бия, взятые через каждые 100 секунд. Для безимпульсного эксперимента в качес- тве формы определяемого критериального урав- нения принят стандартный для вынужденной конвекции шаблон: (5) где искомыми величинами являются множитель z и показатель степени b. Так как множитель z·Pr0,36(Prж/Prс) 0,25 является постоянным в тече- ние всего эксперимента, то для нахождения ис- комых величин он обозначается через x, после чего производится логарифмирование левой и правой части выражения (5) с последующим представлением зависимости ln(Nu) = f ln(Re) в декартовой системе координат. Решение бу- дет получено при помощи аппроксимирования полученной кривой при помощи прямой ли- нии. Искомые значения b и ln(x) будут найде- ны как параметры этой прямой (множитель перед аргументом и свободный член) прове- денной через массив экспериментальных точек при помощи метода наименьших квадратов (рис. 5). Значения этих коэффициентов сос- тавляют 0,65 и -2,339 соответственно. Из по- лученного значения комплекса x можно найти величину множителя z, которая составляет 0,109. В конечном итоге получаем критериальное уравнение, описывающее конвективный теп- Табл. 1. Экспериментально полученные значения характерных физических величин для безимпульс- ного режима обдува Интервалы времени Средняя скорость среды около поверхности тела, м/с Значение коэффициентов теплоотдачи Вт/(м2·К) Диаметр тел, м Значения характерных критериев Re Prст Nu 1 11,59 61,52 0,017 13055 0,703 36,36 3 11,46 67,37 0,016 12197 44,79 5 11,18 71,60 0,015 11081 41,23 7 10,69 72,43 0,014 9854 43,81 9 9,82 70,46 0,013 8361 34,87 11 8,94 67,06 0,012 7058 29,48 13 8,06 62,88 0,011 5867 28,39 15 7,19 58,48 0,01 4795 21,22 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №2 45 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ лообмен для случая безимпульсного обдува кубических тел: Для качественной оценки аппроксимации воспользуемся формулами для нахождения коэф- фициентов детерминации R2 и корреляции r [6]. Указанные показатели составили 0,79 и 0,89 соот- ветственно. Согласно шкале Чеддока [8], нахож- дение r в интервале 0,7 < r < 0,9 свидетельствует о высокой качественной характеристике силы связи между полученными значениями при ап- проксимации и данными, полученными в ходе проведения эксперимента и о том, что данную выборку значений справедливо обрабатывать ли- нейной функцией. Для получения критериального уравнения при импульсной подаче теплоносителя в качес- тве формы определяемого уравнения принят сле- дующий шаблон, содержащий дополнительный критерий Струхаля: (6) который содержит уже три неизвестных вели- чины. К аналогичным неизвестным безимпуль- сного режима добавлена степень при критерии Струхаля. Аналогично безимпульсному варианту обра- ботки данных на основании полученных рас- четных данных для импульсного режима сос- тавлена таблица 2, в которую вошли значения через каждые 100 секунд. В результате логарифмирования выражения (6) получаем: где u – комплексный множитель, включающий в себя h·Prж 0,36(Prж/Prс) 0,25. В результате регрессионного анализа полу- чены три искомые величины: u, b, c, которые со- ставляют -0,438; 0,62; 0,226 соответственно. От- Рис. 5. Решение в логарифмических координатах, 1 – кривая экспериментальных значений логарифмов Nu, Re; 2 – аппроксимирующая прямая. Табл. 2. Экспериментально полученные значения характерных физических величин для импульсного режима обдува Интервалы времени Средняя скорость Значение коэффициентов теплоотдачи Вт/(м2·К) Диаметр тел, м Значения характерных критериев Re Nu Sh 1 12,2 84,99 0,017 13801 56,91 0,0016 3 12,03 84,89 0,016 12659 49,67 0,0015 5 11,67 84,94 0,015 11385 49,12 0,0014 7 10,91 83,75 0,014 9749 46,03 0,0014 9 9,81 81,02 0,014 7995 35,53 0,0014 11 8,74 78,31 0,013 6511 33,91 0,0015 13 7,62 75,98 0,012 5108 25,86 0,0015 15 6,67 73,51 0,011 4048 28,89 0,0016 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №246 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ сюда легко найти величину множителя h, которая равна 0,733. Аналогично воспользуемся формулами для нахождения коэффициентов детерминации R2 и корреляции r [6], которые составили 0,94 и 0,97 соответственно. Согласно шкале Чеддо- ка [8], это свидетельствует о высокой качествен- ной характеристике силы связи между получен- ными значениями при регрессионном анали- зе и данными, полученными в ходе проведения эксперимента и о том, что данную выборку значений также справедливо обрабатывать ли- нейной функцией. В таком случае уравнение, описывающее конвективный теплообмен с учетом импульс- ной подачи теплоносителя для тел кубической формы имеет следующий вид: . Сравнивая коэффициенты теплоотдачи в случае импульсной подачи теплоносителя с без- импульсной можно сделать вывод об увеличе- нии оного на 10…15 % во всем диапазоне вре- мени. Такой эффект усиления достигается за счет срывания воздушного слоя у поверхности кубиков. При стационарном процессе обдува этот слой несколько занижает теплообмен меж- ду средой и телом. Полученные уравнения дают возможность выполнения более точного расчета процессов воздушного обдува, низкотемпературного наг- рева, контроля и управления названными про- цессами, как традиционными, так и при им- пульсной подачи теплоносителя. Выводы Для экспериментальных исследований кон- вективного теплообмена в условиях безим- пульсной и импульсной подачи теплоносите- ля создана лабораторная модель камерной печи. В результате проведения экспериментов были получены соответствующие массивы данных, которые позволили составить крите- риальные уравнения, описывающие тепловые процессы при обтекании тел кубической фор- мы. Сравнивая динамику стока жидкости в им- пульсном и безимпульсном режимах, можно заключить, что переход на импульсную пода- чу теплоносителя позволяет усилить коэффи- циент конвективной теплоотдачи на 10…15 %. Полученные уравнения обладают весьма вы- сокой силой связи с экспериментальными дан- ными, что создает перспективу точного опре- деления коэффициентов теплоотдачи от изде- лий к охлаждающему воздуху и, соответствен- но, возможность выдачи рекомендаций по коли- честву требуемого воздуха и расположению ду- тьевых устройств. ЛИТЕРАТУРА 1. Губинский В.И. Металлургические печи: учебн. пособие / В.И. Губинский. – Днепропет- ровск: НМетАУ. – 2006. – 85 с. 2. Бирюков А.Б. Энергоэффективность и качество тепловой обработки материалов в печах: Монография / А.Б. Бирюков. – Донецк: Ноулидж. – 2012. – 248 с. 3. Гусовский В.Л. Методики расчета нагре- вательных и термических печей: учебно-спра- вочное пособие. / В.Л. Гусовский, А.Е. Лифшиц. – М.: Теплотехник. – 2004. – 400 с. 4. Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. – М.: Энергия. – 1973. – 265 с. 5. Пат. 2132884 RU, МПК C21D9/663. Устройство для охлаждения металла в однос- топной колпаковой печи / Алиев Эльдар Ва- ляд Оглы; Антипенко А.И.; Беленький А.М. и др.; Акционерное общество "Магнитогор- ский металлургический комбинат"; Москов- ский государственный институт стали и спла- вов. – № 97114770/02; заявл. 02.09.1997; опубл. 10.07.1999. 6. Ткаченко В.Н. Математическое моделиро- вание, идентификация и управление техноло- гическими процессами тепловой обработки ма- териалов: серия задачи и методы: математика, механика, кибернетика. – К.: Наукова думка. – 2008. – 244 с. 7. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй: репринтное воспроизведение издания 1960 г. / Г.Н. Абрамович. – М.: ЭКОЛИТ. – 2011. – 720 с. 8. Chaddock, R.E. Principles and methods of statistics. Boston: Houghton Mifflin Company. – 1925. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №2 47 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ THE CONVECTIVE HEAT TRANSFER IN FURNACES UPON PULSED AND UNPULSED COOLANT SUPPLY Gnitiev P.A. Donetsk National Technical University, ul. Artemа, 58a, Donetsk, 83003, Ukraine As result of experimental studies on the physical model, which is geometrically similar to typical chamber furnace with rolled out hearth, was study of convective heat transfer in a pulsed and unpulsed coolant supply mode. Appropriate criteria equations are obtained for cross flow of cubic bodies and 10…15 % intensification of con- vective heat transfer coefficient is grounded in case of heat transfer agent supply change from unpulsed to pulsed mode. Ref. 8, fig. 5, tabl. 2. Key words: air cooling, chamber furnace, inten- sification of convective heat transfer, pulsed coolant supply. 1. Gubinskij V.I. Metallurgicheskie pechi: Uchebn. posobie / V.I. Gubinskij. – Dnepropetrovsk: NMetAU. – 2006. – 85 s. 2. Biryukov A.B. Energoeffektivnost i kaches- tvo teplovoj obrabotki materialov v pechax: mo- nografiya / A.B. Biryukov. – Doneck: Noulidzh. – 2012. – 248 s. 3. Gusovskij V.L. Metodiki rascheta nagre- vatelnyx i termicheskix pechej: uchebno-spra- vochnoe posobie. / V.l. Gusovskij, A.E. Lifshic. – M.: Teplotexnik. – 2004. – 400 s. 4. Mixeev M.A. Osnovy teploperedachi / M.A. Mixeev, I.M. Mixeeva. – M.: Energiya. – 1973. – 265 s. 5. Pat. 2132884 RU, MPK c21d9/663. Ustroj- stvo dlya oxlazhdeniya metalla v odnostopnoj kol- pakovoj pechi / Aliev Eldar Valyad Ogly; Anti- penko A.I.; Belenkij A.M. i dr.; Akcionernoe ob- shhestvo "Magnitogorskij metallurgicheskij kom- binat"; Moskovskij gosudarstvennyj institut stali i splavov. – № 97114770/02; zayavl. 02.09.1997; opubl. 10.07.1999. 6. Tkachenko V.N. Matematicheskoe modeli- rovanie, identifikaciya i upravlenie texnologiches- kimi processami teplovoj obrabotki materialov: seriya zadachi i metody: matematika, mexanika, kibernetika. – K.: Naukova Dumka. – 2008. – 244 s. 7. Abramovich G.N. Teoriya turbulentnyx struj: reprintnoe vosproizvedenie izdaniya 1960 g. / G.N. Abramovich. – M.: Ekolit. – 2011. – 720 s. 8. Chaddock, R.E. Principles and methods of statistics. Boston: Houghton Mifflin Company. – 1925. Получено 19.01.2015 Received 19.01.2015

Конвективный теплообмен в печах при импульсном и безимпульсном режимах подачи теплоносителя

Репозитарії

Схожі ресурси