退火炉退火过程对流换热系数
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对流换热系数:全氢炉内罩内的换热以对流换热为主,全氢炉对流换热的热流密度与辐射换劫的热流密度之比。
在整个退火炉退火过程开始和将近结束时,由于钢卷和内罩温度都较低,辐射换热条件很差,炉内对流换热的热流密度可达辐射换热热流密度的250倍以上,在均热阶段上述比值也保持在20倍以上.所以,对流换热在炉内换热中起着决定性的作用。
炉内对流换热系数与保护气体的流速(循环流量)和热物性密切相关。氢气与钢卷四个表面的对流换热系数以及辐射等效换热系数随整个退火过程的变化规律,整个退火过程氢气的循环流量取为70x100m3/h(在101.3 kPa大气压下)。钢卷内外表面的对流换热系数最大,上下表面次之,等效辐射换热系数最小,与对流换热系数相差1至2个数量级。
氢气的密度仅为氮气的1/14,使得气氛循环风扇直径得以增大,气流循环量大大增加,加之氢气的动力粘度仅是氮气的50%,因此,使用纯氢气作为退火炉炉内保护气氛,无疑会大大提高炉内的对流换热系数。
钢卷径向等效导热系数
钢卷由上千层带钢组成,相邻两层带钢间气隙的存在使钢卷的径向导热率降低.因此,径向传热是制约全氢退火炉内钢卷热交换的主要环节。
钢卷径向接触表面的换热形式可知,通过交界面的钢卷径向传热是通过相邻两层带钢间气隙内传热的综合效应,包括通过保护气体的导热、带钢间辐射换热及通过接触点的导热等。为简化计算,假设涉及的物性仅为单元体平均温度的函数,且将圆柱面等效为平面,并按稳态传热的概念讨论热阻问题,于是得到所示的钢卷内部导热热阻网络模拟图。退火炉Rsa为1/2厚度带钢的导热热阻,R为两层带钢间的辐射热阻R为保护气体的导热热阻,R为通过带钢接触点的导热热阻(实际上R由通过表面粗糙形成的点接触的导热阻和由热流流线变形形成的收缩热阻组成)。