ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплопередача из "Основы общей теории тепловой работы печей " Направленным косвенным радиационным теплообменом называется такой режим теплообмена, при котором удельный лучистый поток от пламени, падающий на кладку, больше, чем поток, падающий на поверхность нагрева [144—147]. [c.251] Рассматриваемый режим теплообмена характеризуется неравномерным полем температур и физических свойств пламени (рис. 140), причем для этого режима характерно, что область максимальных температур расположена ближе к поверхности кладки (см. рис. 104, бив), чем к поверхности нагрева. [c.251] Чем больше Q , тем ближе температура кладки к температуре пламени и тем больше радиация последней. Поэтому сущность косвенного направленного теплообмена заключается в получении возможно большего значения QfJ путем создания градиента температур по толщине пламени и приближении максимума температур к поверхности кладки. Удельное значение косвенного направленного теплообмена может быть весьма различным в зависимости от абсолютного значения AQJ - =QJJ —Q причем величина этой разности зависит от места расположения максимума температур (рис. 140, бив). [c.252] Выясним роль степени черноты пламени при данном режиме теплообмена, полагая, как и раньше, что поверхность нагрева и кладка представляют собой две параллельные бесконечные плоскости. [c.252] Как отмечалось выше, при уменьшении функция s (1— sj возрастает до рачения = 0, и зате1 убывает, становясь равной нулю при = 0 функция (2— ) при уменьшении г от единицы до нуля уменьшается также от единицы до нуля. [c.253] При косвенном направленном теплообмене Т , поэтому необходимо найти максимум функции (154). [c.253] Анализ уравнения (154) показывает, что при прямого направленного теплообмена) максимум функции q может быть только при значении 1- что невозможно. Это означает, что величина Для данного случая не имеет оптимального значения. Иначе обстоит дело, когда 7 , т. е. для косвенного направленного теплообмена. Для последнего случая имеются оптимальные значения при которых величина 7 достигает максимального значения. Оптимальное значение не может быть меньше 0,5 и для одного и того же значения Т оно тем выше, чем меньше, т. е. чем меньше ( 7 JJ — 7 ), и только при относительно низких значениях ощутимо зависит от температуры Т , увеличиваясь по мере ее увеличения. На рис. 141 приведена построенная по уравнению (155) зависимость оптимального значения усредненной степени черноты пламени от усредненных температур для излучения в сторону кладки и в сторону поверхности нагрева. [c.253] Приведенный анализ базируется на допущении, что приведенная степень черноты пламени является величиной постоянной при разном характере распределения температур в пламени, т. е. не зависит от длины волны и температуры, что, вообще говоря, практически справедливо только для серого излучения (сильно карбюрированный факел и факел пылевидного топлива). [c.253] В случае зеркальной ограничивающей поверхности излучение в сторону низких температур тем меньше, чем больше оптическая плотность среды. [c.254] Выше были рассмотрены случаи, когда температура кладки и ее собственное излучение зависели от теплового потока, направ-ляемО ГО на кладку пламенем, заполняющим рабочее пространство П0ЧИ или его часть. Причем интенсивность теплового потока oi пламени на кладку обязательно зависит от степени черноты пламени и, стало быть, его толщины. [c.255] Однако существует иной, принципиально отличный метод нагрева излучающей поверхности с той стороны, которая излучает, применяемый при так называемом поверхностном сжигании. [c.255] В этом случае тесная смесь горючего с воздухом в количестве, близком стехиометрическому (п=1,0—1,02), направляется в виде очень тонкого слоя на нагретую керамическую поверхность. Как известно, в этом случае, в условиях интенсивной внешней теплоотдачи, поверхность может быть раскалена до температуры, гораздо более близкой к теоретической температуре горения топлива, чем это возможно при других методах сжигания. [c.255] Интенсивнейшую теплопередачу от весьма тонкого слоя горящего газа к поверхности невозможно подтвердить расчетом, используя классические представления об излучении газов или же законы теплопередачи конвекцией, или же, наконец, совместное действие двух видов передачи тепла. [c.255] Существует ряд теорий, касающихся механизма поверхностного горения несмотря на это действительный механизм этого процесса остается и сейчас недостаточно выясненным [156]. [c.256] Быстрота протекания процессов горения, по-видимому, объясняется, с одной стороны, тесным предварительным перемешиванием горючего газа и воздуха и высокой температурой в зоне реакции, а с другой — (каталитическими явлениями. [c.256] Характерной стороной поверхностного горения является быстрота теплообмена между тонким слоем горящего газа и поверхностью, позволяющая достигать очень высоких температур поверхности даже при наличии интенсивной теплоотдачи в окружающую среду. Вопрос этот экспериментально почти не изучен, но надо предполагать, что при поверхностном сжигании зона горения топлива с максимумом температур располагается настолько близко к поверхности, что возникает теснейший контакт между молекулами горящей смеси и омываемой поверхностью, и вследствие этого теплопередача всех видов (радиация, конвекция и кондукция) протекает в наиболее благоприятных условиях. Поскольку поверхность шероховата и содержит множество микро-и макропор, можно предполагать, что благодаря действию поверхностных сил процесс горения происходит не только в тонком слое вне поверхности, но и в какой-то степени как бы внутри ее — в порах. [c.256] Теплообмен между раскаленной излучающей поверхностью и поверхностью нагрева сводится, очевидно, к случаю теплообмена между двумя поверхностями, образующими вместе замкнутую систему, внутри которой находится среда, по своим свойствам близкая к диатермической. [c.257] Р — коэффициент поглощения для газового слоя. [c.257] Из уравнения (159) видно, что разность результирующих потоков у поверхности нагрева и у ограждающей поверхности будет тем больше, чем больше коэффициент отражения (рк) ограждающей поверхности. Чем больше рк, тем меньше расход тепла с охлаждающей водой, поэтому для рефлекторных печей состояние отражающей поверхности имеет решающее значение. Относительно низкая температура отражающей поверхности нужна для сохранения высокого коэффициента отражения (рис. 144). Хотя в принципе возможны и пламенные рефлекторные печи, если окажется возможным тем или иным способом (например, с помощью магнитного поля) не допускать непосредственного контакта пламени с отражающей поверхностью, но практически пока нашли применение только рефлекторные электрические печи сопротивления (см. рис. 143). Пользуясь тем, что в безокисли-тельной среде уменьшение коэффициента отражения Рк Для некоторых сплавов происходит медленно, рефлекторные печи можно делать с малым внешним охлаждением при условии, если ограждающая поверхность будет состоять из поставленных друг за другом отражающих экранов (см. рис. 143, б). Так, существуют вакуумные печи [159] для термообработки, экраны которых выполнены из стали, легированной молибденом и танталом. Вполне пог ятно, что чем больше вакуум, тем лучше работают указанные печи, если только не происходит испарения легирующих элементов в вакууме. [c.258] Частным случаем рефлекторных печей являются солнечные печи [160], в которых системой зеркал солнечная энергия концентрируется в фокусе и где, таким образом, можно получить температуру до 4000—4300° С. На рис. 145 приведена схема солнечной печи. Солнечные лучи с помощью подвил ного плоского зеркала направляются на параболическое зеркало, в фокусе F которого помещается рабочая камера. [c.258] Вернуться к основной статье