Передача тепла от одного тела к другому (теплообмен) осуществляется
различными способами.
При нагреве и охлаждении материалов, защитных и изолирующих конструкций
происходит передача тепла теплопроводностью. Этот вид теплообмена
осуществляется в условиях тесного соприкосновения между отдельными
частицами тела и неравенства температур в отдельных точках тела или
пространства. Тепло передается за счет колебательных движений частиц
тела. Количество передаваемого теплопроводностью тепла зависит от
величины коэффициента теплопроводности материала — λы, газа —
λг
Например, при передаче тепла через стенку, чем меньше значение
коэффициента теплопроводности материала стенки λст, тем меньше тепла
уйдет через стенку. Низкие значения коэффициента теплопроводности имеют
воздух (А=0,023), теплоизоляционный кирпич (λ=0,175-0,33), сухой песок
(λ=0,32). С увеличением температуры и особенно влажности коэффициент
теплопроводности для многих материалов возрастает.
Передача тепла конвекцией заключается в том, что перенос тепла на
границе стенка — газ осуществляется за счет непрерывно подходящих к
стенке новых частичек газа, которые либо уносят с собой тепло, либо
отдают его стенке.
Обычно перенос тепла происходит одновременно как теплопроводностью, так
и конвекцией.
Во многих процессах (например, при горении топлива в камере) передача
тепла осуществляется излучением. Излучение возникает в результате
превращения части тепловой энергии в лучистую.
При обжиге известняка в печах разных конструкций теплообмен происходит
разными способами. Например, в зоне подогрева шахтной печи передача
тепла от продуктов сгорания топлива (£=500—1000° С) к кускам известняка
осуществляется преимущественно конвекцией. Внутри куска тепло передается
теплопроводностью, поэтому чем меньше размеры кусков сырья, тем быстрее
происходит их прогрев и тем ближе их температура к температуре газов.
В кипящем слое происходит энергичное перемешивание частиц материала и
продуктов сгорания топлива, что способствует ускорению теплообмена.
Размеры частиц материала составляют от 3 до 10 мм, поэтому времени на их
подогрев весьма мало и теплопроводность не ограничивает процесс
теплообмена. Передача тепла зависит в основном от конвективной
составляющей теплообмена, по которой обычно и ведут расчет процесса.
Во вращающейся печи передача тепла от газов к материалу осуществляется
теплопроводностью, конвекцией и излучением. Передача тепла
теплопроводностью происходит в момент соприкосновения кусков материала с
нагретой до более высокой температуры футеровкой печи. Движущиеся в печи
раскаленные газы передают часть своего тепла конвекцией поверхности слоя
кускового материала. Передача тепла излучением в основном осуществляется
в зоне обжига между более нагретым факелом и поверхностью движущегося
материала.