Режим поверхневого спалювання, його особливості.
Тема 9. Непрямий спрямований радіаційний режим
Особливості теплопередачі при НСРТ
Питомий променистий потік від полум’я, який подає на поверхню кладки більше, чим на поверхню матеріалу 
Рисунок 9.1- Схема теплообміну
НСРТ характеризується нерівномірним температурним полем та фізичними властивостями полум’я, так як міра чорноти змінюється. Причому область максимальних температур розташована ближче до поверхні кладки ніж до поверхні матеріалу.
Балансове рівняння теплопередачі
(9.1)
Роль кладки та її температури, рівняння теплопередачі
У режимі НСРТ другий член в рівнянні (9.1) від’ємний, при цьому істотно збільшується 
і тим самим збільшується перший член рівняння.
Замінивши на 
використовуючи рівняння
маємо 
(9.2)
Аналіз показує, що з інтенсифікацією НСРТ у рівнянні (9.2) суттєво збільшується другий член рівняння. При посиленні теплопередачі у бік кладки, враховуючи. Що теплові витрати ( 
) відносно малі, відбувається трансформація селективного випромінювання газів та полум’я у сіре випромінювання кладки. Наприклад, полум’я, яке характеризується 
при 
дає такий же тепловий потік, що і кладка
при температурі 
Чим більша 
, тім ближче температура кладки до температури полум’я і тім більша радіація останньої. Тому сутність НСРТ заключається у отриманні можливо більшого значення 
шляхом створення градієнту температур по товщині полум’я та приближення максимуму температури до поверхні кладки (рис., б і в).
Вплив світності факелу
Роль міри чорноти полум’я при НСРТ. Для випадку, коли поверхні кладки та матеріалу паралельні та нескінчені.
Приймаючі кладку адіабатного ( 
) та 
рівняння (9.2), де теплові потоки визначені через відповідні температури, має вигляд
(9.3)
Як відмічалось раніше, при зменшенні функція 
зростає до значення 
та потім убуває до нуля при 
; функція 
при зменшенні 
від одиниці до нуля також зменшується від одиниці до нуля.
При НСРТ 
тому треба знайти максимум функції (9.3).
Прирівнюючи до нуля першу похідну рівняння (9.3) та диференціювання її по 
маємо, що максимум цієї функції одержується при
Рисунок 9.2- Залежність міри чорноти полум’я від температури
Аналіз рівняння (9.4) та рис. 9.2 показує, що оптимальне значення 
не може бути менше 0,5 і для одного ж того значення 
воно тим більше, чим менше 
.
Таким чином, це означає. Що підвищення міри чорноти полум’я до 0,5 в усіх випадках приводить до інтенсифікації НСРТ. Доцільність подальшого збільшення визначається співвідношенням 
. З рівняння (9.4) маємо
(9.5)
Як видно з рис. 9.2 по формулі (9.5) чим більше відношення , тим менша повинна бути міра чорноти полум’я.
Як і у випадку ПСРТ, вплив загальної висоти склепіння над подом на інтенсивність випромінювання у бік поверхні нагріву при НСРТ значно менший, ніж при РСРТ, внаслідок того. Що головний вплив на теплообмін оказує товщину тільки тій частині полум’я, яка має максимальну температуру та міру чорноти.
Режим поверхневого спалювання, його особливості.
Вище були розглянуті випадки, коли температура кладки та її власне випромінювання залежали від теплового потоку, спрямованого на кладку полум’ям, яке заповняло робочий простір або його частину. Причому інтенсивність теплового потоку на кладку обов’язково залежить від міри чорноти полум’я і, відповідно, його товщини.
Метод поверхневого спалювання заключається в тому, що старанно перемішана газоповітряна суміш у кількості близької до стехіометричної 
, спрямовується у вигляді тонкого шару на розпечену керамічну поверхню. У цьому випадку, в умовах інтенсивної зовнішньої тепловіддачі, поверхня може бути розпечена до температури, набагато більш близької до теоретичної температури згоряння палива, чим це можливо при других методах спалювання.
Дуже інтенсивну теплопередачу від вельми тонкого шару горячого газу до поверхні неможливо підтвердити розрахунком, використовуючи класичні уяви про випромінювання газів або закони теплопередачі конвенцією, або, врешті, спільна дія двох видів передачі тепла.
Є ряд теорій, які стосуються механізму поверхового спалювання, але дійсний механізм цього процесу залишається і тепер недостатньо зрозумілим.
Швидкість протікання процесів горіння, очевидно роз’яснюється, з одного боку, тісним попереднім змішуванням газу та повітрям і високою температурою у зоні реакції, а з другого боку- каталітичними явищами. Характерною стороною поверхневого спалювання являється швидкість теплообміну між тонким шаром горячого газу і поверхні, яка дозволяє досягати дуже високих температур поверхні навіть при наявності інтенсивної тепловіддачі у навколишню середу. Це питання ще експериментально майже не вивчено, але треба думати, що при поверховому спалюванні зона горіння з максимум температур розташовується настільки близько до поверхні, що виникає тісний контакт між молекулами газів там поверхнею, у наслідок цього. Теплопередача 3-х видів (радіація, конвенція та кондукція) протікає у найбільш сприятливих умовах. Оскільки поверхня шорсткувата і вміщує множину мікро та макропор, то можна допустити, що процес проходить не тільки у тонкому шарі поза поверхні, але у якийсь мірі усередині її- у порах.
Рисунок 9.3- Схема теплообміну між матеріалом та кладкою
Має місце дві зони. І зона- теплообмін гарячої суміші та керамічної поверхні, а другими поверхнями теплообмін практично відсутній. Це зона теплогенерації.
ІІ зона- зона теплообміну розпеченої керамічної поверхні з останніми елементами кладки робочого простору. Причому температура середи може бути близькою до температури поверхні нагріву. Тому міра чорноти середи робочого простору повинна бути мінімальна. Щоб не було екранізації променистому потоку.
Рисунок 9.4- Приклади організації конвекційного режиму
Режим поверхового являється майже ідеальним режимом НСРТ. НСРТ може бути організований і при заміні кладки холодною поверхнею з високим коефіцієнтом відбивання 
Печі називаються рефлекторними або відбивальними.
Як видно з рис. 9.4 рефлекторна піч має охолоджуючи водою стінки, температура яких піддержується на рівні 
Внутрішня поверхня цих стінок являє собою поліровану поверхню з високою відбивальною спроможністю, покриту, наприклад, алюмінієм.
Окремим випадком рефлекторних печей являються сонячні печі, у яких системою дзеркал сонячна енергія концентрується у фокусі, де можна отримати температуру до 
. Якщо використовувати у рефлекторних печах електричну дугу. То можна отримати температуру до 
В режимі НСРТ температура кладки більш висока. Чим при других видах теплообміну. Умови служби вогнетривів більш тяжкі.
Більш активна роль кладки, як трансформатору селективного випромінювання у сіре.
Коефіцієнт використання палива у печах з режимом НСРТ значно вищий, чим при інших видах режимів.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 252; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!