НАГРЕВ ТЕЛ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ПРОТИВОТОКА

Приведен анализ известных и классических методов расчета нагрева термически массивных тел в теоретическом противотоке. В конкретном случае детальному анализу подверглись публикации Б.И. Китаева, Э.М. Гольдфарба, Г.П. Иванцова и Б.Я. Любова. Показано, что в литературе отсутствует надежный инженерный способ расчета термомассивных тел при нагреве одновременно излучением и конвекцией несмотря на то, что основной класс нагревательных печей в прокатном производстве работает по режиму противотока. Получено решение задачи нагрева термически массивных тел одновременно излучением и конвекцией с использованием противоточной схемы теплообмена. Решение поставленной задачи выполнено с использованием метода эквивалентных источников (МЭИ) в соответствии с моделью термического слоя для инерционного и упорядоченного (регулярного) этапов нагрева. Для оценки адекватности полученного решения осуществлено сравнение с классическим решением А.В. Кавадерова и В.И. Калугина, полученным для случая радиационного нагрева, которые показали удовлетворительное согласование расчетных данных для случая решения методом эквивалентных источников и с использованием гидростатического интегратора. Выполнены расчеты нагрева тел классической формы (пластины, цилиндра и шара). Предлагаемая методика может быть использована в теплотехнических расчетах режимов нагрева слитков и заготовок в металлургических печах для оценки температурного поля металла.

противоточный теплообмен, излучение и конвекция, нагрев термически массивных тел, инерционный и регулярный этапы, схема термического слоя, метод эквивалентных источников

1. Китаев Б.И. Теплообмен в шахтных печах. – Свердловск-М.: Металлургиздат, 1945. – 152 с.

2. Китаев Б.И. Теплообмен в доменных печах. – Свердловск-М.: Металлургиздат, 1949. – 628 с.

3. Кавадеров А.В. Тепловая работа пламенных печей. – Свердловск: Металлургиздат, 1956. – 367 с.

4. Китаев Б.И., Ярошенко Ю.Г., Сучков В.Д. Теплообмен в шахтных печах. – Свердловск-М.: Металлургиздат, 1957. – 280 с.

5. Китаев Б.И. Теплообмен в доменной печи. – М.: Металлургия, 1966. – 356 с.

6. Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1967. – 439 с.

7. Тепло- и массообмен в плотном слое / Б.И. Китаев, В.Н. Тимофеев, Б.А. Боковиков и др. – М.: Металлургия, 1972. – 432 с.

8. Лисиенко В.Г., Лобанов В.И., Китаев Б.И. Теплофизика металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1982. – 240 с.

9. Кавадеров А.В., Калугин В.И. Закономерности нагрева массивного тела излучением в противотоке. – В кн.: Нагрев металла и работа нагревательных печей: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. – Свердловск: Металлургиздат, 1960. № 6. С. 59 – 70.

10. Постольник Ю.С. К расчету температур и времени нагрева массивных тел при противоточном теплообмене // Изв. вуз. Черная металлургия. 1990. № 6. С. 84 – 86.

11. Гольдфарб Э.М. Нагрев тел различной формы газами в прямотоке и противотоке // ЖТФ. 1954. Т. 24, № 6. С. 1012 – 1019.

12. Иванцов Г.П., Любов Б.Я. Прогрев кусковых материалов в условиях противотока // ДАН СССР. 1952. Т. 85, № 5. С. 993 – 995.

13. Ростковский С.Е. Передача тепла излучением при противотоке (к теории методических нагревательных печей) // Теплотехника слитка и печей: Тр. ЦНИИЧМ. – М.: Металлургиздат, 1953. Вып. 2 (5). С. 17 – 25.

14. Постольник Ю.С., Тимошпольский В.И., Сичевой А.П. Анализ технологии нагрева металла в пламенных печах // Изв. вуз. Черная металлургия. 1979. № 2. С. 110 – 113.

15. Нагрев стальных слябов // В.Н. Перетятько, Н.В. Темлянцев, М.В. Темлянцев, Ю.Е. Михайленко. – М.: Теплотехник, 2008. – 192 с.

16. Стальной слиток. В 3-х т. Т. 3. Нагрев / В.И. Тимошпольский, Ю.А. Самойлович, И.А. Трусова и др.; под общ. ред. В.И. Тимошпольского, Ю.А. Самойловича. – Минск: Бел. наука, 2001. – 879 с.

17. Металлургические печи / В.А. Баум, Д.В. Будрин, А.И. Ващенко и др. Под науч. ред. М.А. Глинкова. – М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1951. – 975 с.

18. Губинский В.И., Лу Чжун У. Теория пламенных печей. – М.: Машиностроение, 1995. – 255 с.

19. Металлургические печи. Теория и расчеты: Учебник. В 2-х т. / В.И. Губинский, В.И. Тимошпольский, В.М. Ольшанский и др.; под общ. ред. В.И. Тимошпольского, В.И. Губинского. – Минск: Бел. наука, 2007. Т. 1. – 596 с.; Т. 2. – 832 с.

20. Кавадеров А.В., Самойлович Ю.А. Закономерности нагрева пластины и цилиндра одновременно излучением и конвекцией // Нагрев металла и работа нагревательных печей : Сб. науч. тр. ВНИИМТ. 1960. № 6. С. 44 – 58.

21. Тимошпольский В.И., Постольник Ю.С., Андрианов Д.Н. Теоретические основы теплофизики и термомеханики в металлургии. – Минск: Бел. наука, 2005. – 560 с.