Теплообмен в рабочей камере печи осуществляется тремя видами — теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением, любым их сочетанием или всеми видами одновременно, однако один вид теплообмена всегда преобладает над другими во всем объеме или в определенной зоне печи.
Теплопроводность — передача теплоты от одной части какого-либо тела к другой, обусловленная разностью температур, без заметного перемещения частиц. С физической точки зрения, это передача кинетической энергии одних молекул другим. Например, теплопроводностью передается теплота материалу через муфели в сульфатсоля-ных, вращающихся и ретортных печах и отнимается теплота из реакторов печей синтеза хлорида натрия. Из-за теплопроводности футеровки печи теряется часть теплоты из реактора или рабочей камеры.
Общее количество теплоты Q, проходящее через однослойную стенку при стационарном режиме, определяется по уравнению Ньютона:
где Я — коэффициент теплопроводности; б — толщина стенки; /ь t2 — температуры внутренней и наружной стенки; F — площадь поверхности теплопередачи; т — время.
Для многослойной стенки эта формула имеет следующий вид:
Для цилиндрической многослойной стенки используют выражение:
где L — длина цилиндра, м; Db D2, D3, D4 — диаметры окружностей, ограничивающих отдельный слой (начиная от центра).
Для проведения технических расчетов теплопроводности при нагреве и охлаждении тел при нестационарном режиме необходимо задаться следующими краевыми и упрощающими условиями: 1) температурное поле одномерно, т. е. t = f (х, г)\ 2) геометрические формы тела элементарно просты и представлены бесконечной пластиной, бесконечной длины цилиндром, шаром, нагреваемыми симметрично; 3) физические свойства тела (с, р, X, а) не зависят от температуры; 4) все точки тела в начале нагрева (охлаждения) имеют одинаковые температуры; 5) газовая или жидкая среда, в которой тела нагреваются или охлаждаются, имеют во всех точках одинаковую и постоянную во времени температуру tx\ 6) значение коэффициента теплоотдачи а между средой и телом постоянно во времени; 7) тела нагреваются или охлаждаются одновременно со всех сторон (двухсторонний нагрев).