炼焦工艺炼焦炉的传热.pptVIP

炼焦炉的传热 图10-7傅立叶定律的说明 图10-8 单层平壁 式中 ——导热系数，W/（m·℃）； 　F——传热面积，m2； 　　τ——时间，h。 式中负号表示热量传递方向与温度梯度的方向相反。 炼焦炉的传热 　2．平壁稳定热传导 　下面讨论热传导中最简单的平壁稳定热传导。当稳定热传导中，单位时间内传热量（不随时间而变）为定值，则式（10-14）中的 可以用Q代之。若为单层传热，则垂直于热流的面积F不随时间而变，平壁厚为，已知平壁的两个表面分别维持均匀而一定的温度t1和t2，取坐标轴如图10-8。 　则给定的边界条件是：n=0， t=t1 ， n= ， t=t2。 温度只沿与表面垂直的n的方向发生变化，因此温度场是单向一度的。假设材料的导热系数是常数，以壁内两个等温面化定一个厚度为dn的微元层，根据导热基本定律， 　对这个薄层 分离变数后即得： 炼焦炉的传热 　按上述的边界条件积分上式得： （10-15） 　此式为单层平壁稳定热传导的基本方程式。 　二、焦炉内的热传导 　通过燃烧室墙传给煤料的热量，可按单层平壁稳定热传导方程（付立叶定律）近似计算。 　　　　，W （10-16） 　式中 —— 炉墙导热系数（ 硅砖和黏土砖的 如表10-1），W/m·℃； 　 ——炉墙厚度，m； 　——炉墙面积，m2； 　 、 ——火道侧和炭化室侧炉墙的平均温度。 炼焦炉的传热 [例10-2] 某焦炉立火道侧炉墙温度（平均）为1100℃，炭化室侧炉墙温度为950℃，黏土砖炉墙厚度　=0.09m，试计算每m2炉墙1小时的传热量。 　　解：由表10-1查得：黏土砖的导热系数 =1.28 炼焦炉的传热 　则传热量： = =2133.3W/m2 如炭化室墙改成硅砖，硅砖的导热系数=1.88 　则传热量： = =3133.3W/m2 　即传热速度为黏土砖的 =1.47倍 　显然，采用强度高、导热系数大的高密度硅砖砌筑的减薄炉墙，可以增大传热速率，缩短结焦时间，提高焦炉生产能力。由10-16可知，炭化室墙愈薄传热愈快，一般炉墙厚度每改变1mm，结焦时间约变化5～6min，但考虑到炉墙的蓄热作用和墙体的强度，炭化室墙不宜太薄，我国大中型焦炉炭化室墙厚度一般100～105mm，小型焦炉为90～95mm。 炼焦炉的传热 三、不稳定传热的基本概念和结焦时间的计算 1．不稳定传热的基本概念 用稳定传热的基本概念来确定炭化室炉墙的平均传热量，并不能反映焦炉炉墙和煤料的热流变化情况和温度变化情况。因炉墙和煤料各层的温度和热流随时间而变，属于不稳定传热，当炉墙和煤料看成是由单向传热的等温面组成的平壁时，其温度是该等温面所在的距离和时间的函数，即： 式中 、 、 ——分别为温度、时间和距离（厚度）。 研究单向导热的不稳定传热主要是解决 、 和 三者之间的关系。就焦炉炉墙和煤料而言，也就是要解决火道温度、结焦时间和炭化室宽度（包括炉墙厚度）之间的关系。 炼焦炉的传热 　通过对煤料在炭化室内不稳定传热的理论推导，可以得到以下表示火道温度、焦饼中心温度、炭化室宽度和结焦时间的关系式： 　　　　　　（10-17） 式中 ——分别表示火道温度、焦饼中心温度和入炉煤料的温度，℃； 　　——取决于准数（与准数的关系如表10-2）； 　　——煤料、炉墙的导热系数，kJ/（m·h·℃）； 　　——炭化室宽度之半与炉墙的厚度，m； 炼焦炉的传热 FO——导热准数（傅立叶准数），反映时间对传热的影响； 　　　——煤料的导温系数，m2/h； 　　　——结焦时间，h。 　煤料的导温系数中，c为煤料的比热容，　为煤料的密度，λ为煤料的导热系数。它代表物体所具有的温度变化能力。 炼焦炉的传热 2．结焦时间的计算 （1）库拉克夫法 由式（10-17