blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"blackmet-1489Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESО расчете конвективной теплоотдачи при взаимодействии струи с ограничивающей поверхностьюКондрашенкоСтанислав Игоревич

ассистент кафедры энергоэффективных ресурсосберегающих промышленных технологий, 3008-7580

Stas.misis@yandex.ruПрибытковИван Алексеевичtemp@misis.ruФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»Russian Federation2019140320196231489Copyright © Кондрашенко С.И., Прибытков И.А., 20192019Кондрашенко С.И., Прибытков И.А.Кондрашенко С.И., Прибытков И.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1489

Предложена методика расчета конвективной теплоотдачи при взаимодействии одиночной круглой струи с плоской поверхностью. Введены понятия «энергодинамический потенциал потока» и «энергодинамическая мощность потока», позволяющие определить интенсивность конвективной теплоотдачи на границе «газ-твердое тело». Даны отличия предложенных определений от уже существующих: плотности теплового потока и теплового потока.

При расчете теплообмена предложено разделять струю при взаимодействии ее с плоской поверхностью на две части: до взаимодействия - струйная часть, после -  веерный поток.

Методика расчета конвективной теплоотдачи при струйном нагреве, в которой определяющим является критерий Рейнольдса, рассчитанный по характеристикам газа на выходе из сопла, является не совсем корректной; предлагается использовать критерии, характерные для веерного потока. Характерными величинами для веерного потока являются начальная средняя скорость веерного потока , расстояние от критической точки струи (точка пересечения вертикальной оси струи с поверхностью) до текущей координаты радиуса вниз по течению.

струйный нагрев«атакующие» струивеерный потокконвективный теплообменчисленное моделированиеконвективная теплоотдачаполя скоростейэнергодинамический потенциалэнергодинамическая мощность.ReferencesАсцатуров В.Н., Краснокутский П.Г. Исследование теплообмена при струйном нагреве заготовок. Известия ВУЗов. "Черная металлургия". М.: 1978, (1), с. 56-58.Astsaturov V.N. Krasnokutsky P.G., Investigation of heat transfer during jet heat-ing of blanks. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Mos-cow. 1978, (1), 5–12 p. (In Russ.)Асцатуров В.Н., Берковская П.С., Краснокутский П.Г. Исследование нагре-ва металла атакующими струями при разработке многорядных печей // Тр. ВНИИПИТеплопроект: печи и сушила в машиностроительной промышленности. 1978. Выпуск 45. 3-10 с.Astsaturov V.N., Berkovskay P.S., Krasnokutsky P.G., Investigation of metal heating by attacking jets in the development of multi-row furnaces, Tr. VNIIPITeploprect: ovens and dryers in the engineering industry. 1978, (45), 3-10 p. (In Russ.)Вохмяков А.М., Казяев М.Д., Казяев Д.М. Исследование конвективного теплообмена в проходной печи, оснащенной скоростными горелками. Цветные металлы. М.: 2011, (12), 89-93 с.Vokhmyakov A.M., Kazyaev M.D., Kazyayev D.M. Investigation of convective heat transfer in a through furnace equipped with high-speed burners. Tzetnie metally = “Non-ferrous metals”. Moscow: 2011, (12), 89-93 p. (In Russ.)Прибытков И.А. Энергосберегающие способы нагрева металла на основе использования струй // Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие тех-нологии в металлургии. М.: Изд. Дом МИСиС, 2002, с 375 - 390Pribytkov I.A., Energy-saving methods of metal heating based on the use of jets // Automated furnaces and energy-saving technologies in metallurgy. Мoscow.: Izd. Dom MISiS, 2002, 375 – 390 p.Прибытков И.А. Расчет теплового состояния металла при импульсно ско-ростном нагреве. // Изв. высш. учеб. завед. Черная металлургия. 1995. №71 с. 53Pribytkov I.A., Calculation of the thermal state of the metal during pulse-rate heating. // Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Moscow. 1995 (71), 53 p.Прибытков И.А. О распределении тепловой нагрузки при импульсно-скоростном нагреве металла. // Изв. высш. учеб. завед. Черная металлургия. 1997. №7. с. 66Pribytkov I.A., On the distribution of heat load during pulse-rate heating of metal. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Moscow. 1997 (7), 66 p. (In Russ.)Тимошпольский В.И., Трусова И.А., Ратников П.Э. Возможности примене-ния струйного нагрева металла перед прокаткой. // Литье и металлургия. 2007. №2. с. 63 – 66Timoshpolski V.I., Trusova I.A., Ratnikov P.E. Possibilities of Application of Jet Heating of Metal Before Rolling. Litiyo I Metallurgiya (Foundry Production and Metallurgy). 2007;(2):63-66. (In Russ.)Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. - Москва: Машиностроение, 1977. - 247 с.Yudaev B.N., Mikhailov M.S., Savin V.K. Heat transfer in the interaction of jets with obstacles. - Moscow: Engineering, 1977. - 247 с.Lisienko, V.G., Shleimovich, E.M. Improving the thermal characteristics of fur-naces and the operating conditions of the lining by improving direct-flame-impingement methods for intensifying the heating of metal. // Refractories and Industrial Ceramics, 2013; 54 (3), p. 188-195Lisienko, V.G., Shleimovich, E.M. Improving the thermal characteristics of fur-naces and the operating conditions of the lining by improving direct-flame-impingement methods for intensifying the heating of metal. // Refractories and Industrial Ceramics, 2013; 54 (3), p. 188-195Бирюков А.Б, Гнитиев П.А., Интенсификация конвективного теплообмена в нагревательных и термических печах. Черная металлургия. М.: 2017, (3), 105-112 c.Biryukov AB, Gnitiev PA, Intensification of convective heat exchange in heating and thermal furnaces. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Moscow. 2017, (3), 105-112 c.Прибытков И.А., Титова Г.В. Особенности струйного нагрева термически тонкого металла. - Известия ВУЗов. "Черная металлургия". М.: 1993, (9-10), 51 c.Pribytkov I.A., Titova G.V. Features of jet heating of thermally thin metal. - Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Moscow. 1993, (9-10), 51 р. (In Russ.)Прибытков И. А. Расчет теплового состояния металла при импульсно-скоростном нагреве. - Известия ВУЗов. "Черная металлургия". М.: 1995, (1), 53 c.Pribytkov I.A., Calculation of the thermal state of a metal in pulse-speed heating. - Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Moscow. 1995, (1) 53 р. (In Russ.)Курносов В.В., Шульц Л.А. Проблемы безокислительного необезуглерожи-вающего высокотемпературного нагрева стали в топливных печах и возможные пути их решения. Известия ВУЗов. "Черная металлургия". М.: 2012, (11), 10-14 c.Kurnosov V.V., Shultz L.A., Problems of non-oxidizing non-carburizing high-temperature heating of steel in fuel furnaces and possible solutions. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. Moscow. 2012, (11), 10-14 p. (In Russ.)Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е. Методика расчета нагревательных и термиче-ских печей: Учебно-справочное издание. – М.: Теплотехник, 2004. – 400 с.Gusovsky VL, Lifshits A.E. Method of calculating heating and thermal ovens: Educational reference book. – Мoscow.: Heat engineer, 2004. – 400 с.Абрамович Г.Н. Теория Турбулентных Струй. М: Наука, 1984, 716 с.Abramovich G.N. Theory of turbulent jets / Reprinted edition 1960.Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. В 2 ч. Ч.1: Учеб руковод-ство: Для втузов. – М.: Наука, 1991. – 600 с.Moscow. ECOLIT, 2011. – 720 p. (In Russ.)Michalke A., On spatially growing disturbances in an inviscid shear layer. J. Fluid Mech. (1965). vol. 23, part 3, pp. 521-544. Printed in Great Britain.Abramovich G.N. Applied gas dynamics. In 2 h. Part 1: Teaching guide. – Мoscow; Science, 1991. – 600 с.Liepmann, D., and M. Gharib. 1992. The role of streamwise vorticity in the near-field entrainment of round jets. J. Fluid Mechanics 245:643-68.Michalke A., On spatially growing disturbances in an inviscid shear layer. J. Fluid Mech. (1965). vol. 23, part 3, pp. 521-544. Printed in Great Britain.Асцатуров В.Н. Интенсификация тепловой работы нагревательных печей // Материалы 2-й Междунар. науч.-практ. конф. «Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии». Москва, МИСиС. 2002. 36-40 с.Liepmann, D., and M. Gharib. 1992. The role of streamwise vorticity in the near-field entrainment of round jets. J. Fluid Mechanics 245:643-68.Кривандин В.А., Арутюнов В.А, Белоусов В.В. и др. Теплотехника метал-лургического производства. Т.1. Теоретические основы: Учебное пособие для вузов. – М.: МИСИС, 2001. – 608 с.Astsaturov V.N. Intensification of the thermal work of heating furnaces // Pro-ceedings of the 2nd Intern. scientific-practical. Conf. "Automated furnace units and energy-saving technologies in metallurgy". Moscow: Izd. Dom MISiS, 2002, 36-40 p. (In Russ.)Krivandin V.A., Arutyunov V.A., Belousov V.V. and others. Heat engineering of metallurgical production. T.1. Theoretical basis – Мoscow.: Izd. Dom MISiS, 2001. – 608 с.Krivandin V.A., Arutyunov V.A., Belousov V.V. and others. Heat engineering of metallurgical production. T.1. Theoretical basis – Мoscow.: Izd. Dom MISiS, 2001. – 608 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.