Теплообмен в ванне ДСП. Теплотехнические рациональные размеры ванны ДСП.

Этап открытого горения дуги, теплообмен в ванне в результате прямого радиационного нагрева.

Представим источник как шар:

Теплообмен в ванне жидкого металла связан со схемой тепло­обмена в рабочем пространстве ДСП и с распределением лучистых потоков дуги по зеркалу ванны.

Следует отметить, что температура горячей зоны значительно выше температуры остальной поверхности зеркала ванны и футе­ровки. Поэтому горячая зона может излучать заметное количество тепла на футеровку, ухудшая направленность теплообмена в рабочем пространстве ДСП.

При относительно малом расстоянии между электродами можно с известным приближением рассматривать круг, описанный вокруг электродов, как общую горячую зону диаметром

Таким образом, можно сделать вывод, что ванна нагревается от одного, трех или более (по числу электродов, например, в шести-электродной ДСП) сосредоточенных источников тепла, размеры кото­рых зависят, от диаметра электрода Dэд и, в конечном счете, от параметров электрического режима дугового разряда.

С учетом ЭМГД— воздействия электрической дуги на жидкий металл часть объема ванны вокруг дуги можно рассматривать как полушар диаметром.  (или )с внутренним источником нагрева.

Поэтому весь объем ванны в первом приближении может быть рас­смотрен как шаровой слой с внутренней поверхностью диаметром  (или ) и внешней поверхностью диаметром , ограниченной футеровкой подины.

Двт, Двш – диам. Горячей зоны и поверхности подины

 - эквивалентный (эффективный) коэф. теплопроводности

Технологически неблагоприятное неравномерное температурное поле ванны имеет наибольший градиент gradТ в зоне дуги, а наи­меньший — около подины; перепад температур Т зависит от тепло­вого потока в ванне Фв, коэффициента теплопроводности  и от гео­метрических размеров ванны и горячей зоны.

С т.з. равномерности температурного поля нужно уменьшить тепловой поток:

1) Достигается засчет теплоизоляции подины

2) Движение Ме – за счет переменивания -

3) Увеличение диаметра горячей зоны за счет увеличения длинны дуги

Неравномерность тем­пературы по объему ванны усиливается с увеличением вместимости ДСП.

При косвенном радиационном теплообмене в рабочем пространстве ДСП тепловые потоки на ванну Фв поступают от футе­ровки (Тф > Тм) через всю площадь зеркала. Такая схема тепло­обмена позволяет рассматривать ванну в первом приближении как усеченный конус с углом "при основании 45°, прогреваемый сверху через большее основание диаметром Dм. Равномерность температур­ного поля в условиях косвенного теплообмена зависит как от коэффициента теплопроводности жидкого металла и диаметра зеркала ванны, так и от соотношения глубины hм и диаметра Dм.

Sp – рассчитанная поверхность

 - тепловой закон Ома

Рекомендо­ванное отношение диаметра зеркала ванны Dм к максимальной глубине металла hм

где меньшие значения — для малых ДСП (с кислой футеровкой), большие значения — для крупных ДСП (с основной футеровкой). Также меньшие значения для ДСППТ.