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對材料進行熱-化學和熱-物理處理的這樣一種工藝和設備技術,該技術在經濟和生態邊界條件下,通過有針對性地調節和控制溫度負荷和工藝氣氛,以達到完美的產品質量。
工業爐設計中最重要的是提高熱效率,此外還需要考慮到二氧化碳的排放以及清潔能源的應用。
工業爐熱效率的基礎是換熱,具體包括熱輻射、熱對流和熱傳導三種形式。通常用傅里葉公式進行表示,求解方法包括有限體積法和有限元法,此外還有解析法、圖表法等。在實際問題中,還需要考慮到非穩態問題的求解穩定性,以及輻射和對流的影響。特別復雜的是幾何邊界條件帶來的復雜的輻射環境,包括水和二氧化碳的氣體輻射、加熱火焰的輻射等。熱傳遞還取決于燃料的類型,燃料的類型在歷史上從固體燃料(無煙煤粉和/或褐煤)和液體燃料(油)轉變為主要的氣體燃料(焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣,作為集成煉鋼過程的副產品,天然氣)。高溫爐(T > 700°C)中最重要的傳熱原理與輻射有關。對流傳熱只有輻射的1/10。在高達900℃的溫度時,熱流密度主要取決于表面狀態。
