Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1960, H. 20 - Värmeöverföring i bränsleeldade industriugnar, av Per-Olof Strandell
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
W/m2°K4, 4,90 -10"3 kcal/m2h°K4) och s en
emissionsfaktor som varierar inom rätt vida
gränser för olika strålkällor (tabell 1). För
blanka ytor stiger s med temperaturen. För
tegelytor räknar man i regel med s = 0,8.
Ur ekv. (1) kan man beräkna den per ytenhet
överförda värmeeffekten under förutsättning
att £ = 1 (fig. 1). För att få den för ett aktuellt
fall gällande värmeeffekten måste man
korrigera det ur diagrammet erhållna värdet för
verklig emissionsfaktor och för ytförhållandet.
I ugnsrum är väggytan vanligen stor i
förhållande till materialytan. Härvid är
emissionsfaktorn den som gäller för materialytan.
Konvektion
Även om den värmemängd, som överförs till
godset genom konvektion, är relativt liten när
gasens hastighet i ugnsrummet är låg, är den
av väsentlig betydelse för
temperaturjämnheten. Strålning fortplantas nämligen rätlinjigt,
medan gasströmmen kan gå runt hörn och
värma för strålningen skuggade ytor.
På senare tid har man börjat använda
brännare för hög utgångshastighet varigenom en
kraftig rökgascirkulation erhålls i ugnsrummet
och värmeöverföringen genom konvektion ökas.
Strömningsförhållandena är av utslagsgivande
betydelse för värmeutbytet. Som exempel väljs
strömningen runt en cylinder med axeln
vinkelrätt mot strömningsriktningen (fig. 2). Med
utgångspunkt från framkanten bildas ett
gränsskikt i vilket gashastigheten varierar från noll
invid cylinderytan till gasens
strömningshastighet. Vid startpunkten är strömningen
laminär, men den kan bli turbulent längre fram.
På läsidan lösgörs gränsskiktet från
cylindern och i dödrummet bildas virvlar.
Avlösningspunktens läge beror på
gränsskiktets strömningstyp. Är denna turbulent,
förskjuts punkten mot läsidan. På grund härav
varierar värmeövergångstalet runt cylinderns
mantelyta. Vid den höga gashastighet, som fås
med brännare för hög hastighet, erhålls
Rey-nolds-tal Re på 104—7 • 105, avlösningspunkten
förskjuts mot läsidan och Nusselts tal Nu i
strömvirvlarna på läsidan ökas starkt lokalt.
Tabell i. Emissionstal för några material
Temperatur Emissionstal
°C
Koppar
polerad yta............. 20 0,030
oxiderad yta............ 130 0,57—0,76
Järn och stål
polerad yta............. 180—230 0,052—0,064
smärglad yta............ 20 0,24
med valshud ........... 20—130 0,60—0,77
med gjuthud ........... 100 0,80
stark oxiderad yta ...... 20—1 000 0,85—0,95
Tegel
nya stenar ............. 600—1 000 0.75—0,80
med speglande slagg ____ 600—1 000 0,70—0,75
använda stenar ......... 600—1 000 0.82—0.87
För teknisk beräkning av värmeöverföringen
är ett integrerat värde för hela mantelytan
värdefullare.
Genom omräkning av alla acceptabla
mätvärden i litteraturen till talen
Nu = a d/X och Re = w djv
(2)
där a är värmeövergångstalet, d diametern, l
genomsnittlig värmeledningsförmåga, w den
ostörda gasströmmens hastighet, v gasens
kine-matiska viskositet, har Douglas & Churchill1
erhållit en kurva vars ekvation är
Nu = 0,46 Re°s + 0,00128 Re (3)
Vid värden på Re under 500 uppstår dock en
avvikelse.
I ekv. (3) representerar första termen
värme-genomgångsmotståndet i gränsskiktet med
laminär strömning på cylinderns uppströmssida
och den andra termen
värmegenomgångsmot-ståndet i den turbulenta delen i lä om
avlösningspunkten.
Vid de Reynolds-tal som erhålls för en
cylinder, placerad i flamman från en brännare för
hög hastighet måste kurvan extrapoleras. Detta
innebär att experimentellt underlag för en
säker bestämning av värmeöverföringen i detta
fall saknas. Erhållna värden är därför
riktvärden.
Av fig. 1 framgår att den genom konvektion
överförda värmemängden är av samma
storleksordning som den genom strålning
överförda, om gashastigheten är hög. Värdena för
strålning skall nämligen korrigeras för
emissionsfaktorn som för ett ordinärt ugnsrum och
stål med valshud är ca 0,75.
Gasstrålning och flamstrålning
Gaser är genomsläppliga för större delen av
värmestrålspektret. Bara inom vissa
begränsade våglängdsområden absorberar och
emitte-rar gaser strålning. Några tekniskt viktiga gaser
har dock absorptionsband av sådan bredd att
hänsyn måste tas härtill vid beräkning av
värmeöverföringen. Vid värmetekniska
beräkningar gäller detta för koldioxid och vattenånga.
Den selektiva gasstrålningen följer inte Stefan
Boltzmanns lag, exponenten för
temperaturberoendet är nämligen nära 3. Trots detta
används lagen för beräkningar men med en tem-
Fig. 2.
Strömning vinkelrätt
mot en cylinder.
544 TEKNISK TIDSKRIFT 1 960 H. 19
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
