ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сравнение различных схем отопления из "Топливо Кн1" Влияние характеристик факела при его различном расположении относительно кладки и нагреваемого материала часто изучают на модели плоского слоя излучающей среды (газ, сажистые частицы), заключенного между двумя бесконечными пластинами, одна из которых представляет поверхность кладки, вторая — поверхность материала. При этом часто для упрощения задачи принимают, что радиационные свойства слоя (спектральные и интегральные коэффициенты поглощения) по толщине слоя остаются постоянными. Наиболее близко к модели плоского слоя приближаются современные печи с движущимся металлом, имеющие большую ширину (до 12-15 м) и очень большое отношение ширины к высоте печи (В/Я 10). [c.587] При изотермическом излучающем слое, т.е. в случае, если слой имеет равную температуру по толщине, с ростом степень черноты слоя, а следовательно, и поток лучистого тепла монотонно возрастает. На примере сажистых частиц характер этой зависимости был представлен рис. 6.33 величина Лц5 в соответствии с формулой (6.204) характеризует оптическую толщину слоя (при данном значении /Г ). [c.587] Влияние оптической толщины слоя на величину теплоотдачи для стержневого факела анализировалось многими исследователями. При этом (несмотря на различие условий, для которых проводился анализ) в качестве оптимального значения, как правило, называлась величина = 1,5н-2,0. В слое с неравномерной температурой уменьшение теплоотдачи с ростом проявляется в тех случаях, когда в слое с равномерной температурой прирост величины уже не дает ощутимого увеличения степени черноты слоя. Действительно, рекомендованные в качестве рациональных значений для светящихся факелов величины 5= 10+15 г/м ((о5= 1,5ч-2,0 г/м ), соответствующие насыщению по степени черноты слоя (см. рис. 12.33), примерно соответствуют значению Тд =1,5н-2,0. [c.589] При радиационном направленном косвенном режиме теплообмена (сводовый факел) из-за существенного экранирующего действия поглощающего слоя оптимальное значение Тц , как отмечалось, заметно смещается в сторону уменьшения (Тд = = 0,8+1,35). [c.589] Влияние оптической толщины слоя на теплоотдачу изучалось в работах ВНИИМТ в условиях радиационно-конвективного теплообмена. При этом применялся потоковый метод расчета и оценивалась как лучистая, так и конвективная составляющая по длине канала (см. гл. 5). На входе в канал принималось, что температурное поле равномерно, но по мере движения газового потока в канале температура у более холодных стенок уменьшалась, и температурное поле становилось характерным для стержневого факела. Было показано, что для ламинарного и турбулентного режима течения потоков газа характерны следующие качественно аналогичные закономерности. Общая (излучение + конвекция) и лучистая теплоотдача к стенкам как в суммарных на весь канал, так и в локальных значениях проходит через максимум с ростом величины т . Теплоотдача конвекцией при этом проходит через минимум. Положение отмеченных экстремумов на оси т может быть определено, если известны условия теплообмена (т.е. значения всех параметров задачи, а также длина канала, вид распределения температуры среды на входе в канал и характер движения среды). [c.589] Тем не менее, для лучистой составляющей отмеченная выше величина 1,5+2,0 при одновременном действии конвекции сохраняется (рис. 6.54, а, 1 4). [c.589] Для стабилизированной области потока при значении = 1,5 в пределах значений критерия Яе = 10 -=-10 величина/ Г 1,5. Отмечается, что при больших числах Яе эти тенденции могут изменяться, т.е. величина может быть меньше единицы. [c.590] Суммарная теплоотдача оказывается меньше суммы тепла от чистого излучения и конвекции, когда оптическая толщина слоя и его температура сравнительно невелики. При относительно малых значениях и Г может наблюдаться обратная зависимость. [c.590] По имеющимся экспериментальным и расчетным данным и результатам промышленной эксплуатации сложились определенные представления о влиянии длины факела на процессы теплообмена. Целесообразно рассматривать длину факела в тесной связи с его радиационными характеристиками, так как эффект удлинения или укорочения факела проявляется по-разному в зависимости от того, светящимся или несве-тящимся является пламя [6.1-6.3]. [c.591] Для несветящихся и слабосветящихся факелов (в том случае, когда светимость появляется в результате сажевыделения при растягивании горения) было установлено, что удлинение факела приводит к ухудшению теплоотдачи. [c.591] Если факел укорачивается, увеличивается максимальная температура пламени, этот максимум смещается к срезу горелки и, как следствие, увеличивается суммарная теплоотдача. [c.591] В теоретических работах, посвященных этому вопросу, часто принимали сравнительно простые модели, в юторых не учитывались продольные составляющие лучистых потоков и селективность излучения. Кроме того, анализировали лищь интегральную теплоотдачу равномерность тепловых потоков и температур, стойкость свода (что имеет большое значение в практических условиях работы пламенных печей) в комплексе не рассматривали. [c.592] Применяя такие упрощенные модели, иногда получали выводы, совершенно противоречащие практике. Так, в течение почти сорока лет оставался неоспоренным теоретический вывод М. Венстрема о большей эффективности несветящегося факела перед светящимся при предельно допустимой (равной для них) температуре свода печи. Этот результат был получен на плоской модели рабочего пространства печи (при бесконечной протяженности рабочего пространства) с использованием серого приближения и находится в противоречии с практикой заводов, на которых использование светящихся факелов давало положительные результаты. Тем не менее, этот вывод получал подтверждение всякий раз, как только исследователь обращался к подобной очень упрощенной модели печи [6.1]. [c.592] Впервые в работах [6.1-6.9] вопрос о длине факела был детально проанализирован с помощью многозональных моделей различных печей, в том числе и с учетом селективности излучения. При этом применялся комплексный подход — рассматривалось не только интегральное теплоусвоение, но одновременно и равномерность нагрева металла, а также температурная стойкость футеровки печи. [c.592] Подробно влияние длины факела на процессы теплообмена было исследовано в плавильных сталеплавильных и стекловаренных печах (см. рис. 6.48, а). При этом сравнивались светящиеся и несветящиеся факелы, оценивалась роль топлива (мазут, природный газ), определено влияние различных допущений на результаты расчетов. Кроме того, проводились расчетные исследования на моделях нагревательных (см. рис. 6.48, в, г), отражательных печей и трубчатых печей газовой промышленности [6.1-6.6,6.34]. [c.592] Кроме результирующих тепловых потоков (теплоусвоения материалом) и теплового КПД печи г в исследованиях подробно анализировалась температура кладки (свода) печи и равномерность распределения результирующих тепловых потоков по длине ванны. Критерием стойкости свода служила величина = TJT (где — текущая температура свода — температура свода, принятая за эталон). Критерием продольной равномерности нагрева была величина (где и — максимальный и средний по поверхности ванны результирующие тепловые потоки). [c.592] У несветящихся факелов во всех исследованных случаях с уменьшением длины факела теплоотдача монотонно возрастала (см. рис. 6.55, а), что подтверждало имеющиеся экспериментальные данные. Увеличение теплоусвоения металлом при уюро-чении факелов происходит в результате возрастания начальной разнищ 1 между температурами газов и тепловоспринимающей поверхности. [c.594] Большая теплоотдача светящегося мазутного факела по сравнению с таким же факелом природного газа объясняется большей теоретической и балансовой температурой мазута и, соответственно, более высокими температурами мазутного факела. [c.594] Таким образом, становится понятным, что светящийся факел имеет преимущество перед несветящимся лишь в том случае, когда при светящемся факеле будет получена очень большая неравномерность нагрева по длине печи. Можно, конечно, и при светящемся факеле получить ту же небольшую неравномерность нагрева, что и при несве-тящемся К = 1,2+1,3), но для этого нужно удлинить светящийся факел (см. точки 8 и 9 на рис. 6.55), а при этом выигрыша в теплоотдаче по сравнению с коротким несветящимся факелом уже не получится. [c.595] В плавильных печах, особенно при реверсировании пламени, в периоды нагрева и плавления шихты некоторая неравномерность теплоотдачи не только не приводит к нежелательным последствиям, но даже желательна, так как создание концентрированного светящегося факела обеспечивает интенсивное плавление металла. [c.595] Вернуться к основной статье