Исследование и разработка способов интенсификации лучистого теплообмена в металлургических печах за счет повышения степени черноты поверхностей теплообмена

• Автор: Чернов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1. Анализ влияния степени черноты поверхностей на

лучистый теплообмен в тепловых агрегатах.

1.1. Влияние степени черноты поверхности источников тепла

на лучистый теплообмен.

1.2. Влияние степени черноты тепловоспринимающих поверхностей на лучистый теплообмен.

1.3. Влияние степени черноты поверхностей переизлучателей

на лучистый теплообмен

1.4. Выводы, постановка цели и задач исследования.

2. Разработка покрытий для интенсификации теплообмена излучением.

2.1. Способы нанесения покрытий на металл.

2.2. Исследование поверхностных радиационных характеристик реальных непрозрачных материалов
2.3. Анализ погрешностей эксперимента и точности
полученных результатов
2.4. Разработка составов высокотемпературных покрытий с
высокой степенью черноты на стальные конструкции
2.5. Исследование основных эксплуатационных характеристик покрытий
2.6. Выводы.
3. Исследование теплообмена при использовании покрытий на экспериментальных установках
3.1. Модель трубчатой печи
3.2. Модель трубчатого радиационного рекуператора.
4. Определение эффективности использования покрытий с высокой степенью черноты на тепловоспринимающей поверхности промышленных теплообменников
4.1. Влияние подогрева воздуха в рекуператорах на работу металлургических печей
4.2. Оценка возможности использования покрытий для интенсификации теплообмена в рекуператорах
4.3. Трубчатый металлический радиационный рекуператор.
4.4. Струйный металлический рекуператор.
4.4. Промышленное использование разработанного покрытия на
поверхности парогенератора СПГ солнечной электростанции
СЭС 5.
4.5. Выводы по работе.
Библиографический список
Приложение
Введение


Роль поверхностей объектов в лучистом теплообмене не одинакова. Поверхности, которые являются источниками тепла радиационные трубы в печах с защитной атмосферой, электрические нагреватели и др. Поверхность кладки, свода, перегородок, пережимов являются переизлучателями, преобразователями лучистой энергии, экранами, отражателями. Их роль в лучистом теплообмене можно определить как пассивную. Основными характеристиками поверхностей являются поглощательная а и отражательная способность г, если считать твердые тела непрозрачными а г 1 при с 0, где с пропускательная способность тела. Интенсифицировать лучистый теплообмен можно за счет изменения значений поглощательной или отражательной способности 2,3. Для поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене в качестве излучателей, повышение степени черноты однозначно сказывается на увеличении собственного теплового потока, что не вызывает сомнений . Оо Т4 1. Вт е степень черноты излучательная способность поверхности излучателя сто постоянная СтефанаБольцмана, равная 5, КГ8 Втм2 К4 Ттемпература поверхности излучателя, К площадь поверхности излучателя, м2. Из е2 8, при 2 , следует, что 2 6i тепловой поток излучением от нагревателя возрастет прямо пропорционально повышению степени черноты его поверхности. Температура нагревателя при этом не изменится 7 . Т2 Т1 так как е2 . Интенсифицировать теплообмен за счет увеличения теплового потока от нагревателя прямо пропорционально увеличению степени черноты при постоянной температуре нагревателя и неизменной его поверхности. Увеличить срок службы нагревателя или использовать менее жаростойкий и жаропрочный материал за счет снижения рабочей температуры нагревателя при неизменной его тепловой мощности и габаритах излучающей поверхности. Снизить расход дорогостоящего материала на изготовление нагревателя уменьшение при постоянной тепловой мощности и неизменной рабочей температуре нагревателя. Влияние степени черноты тепловоспрннимающих поверхностей на лучистый теплообмен. Уравнение 1. Орез Опад Оэф
0рез Опогл Особ 1. Для тепловоспринимающей поверхности нагреваемого металла труб с теплоносителем и т. Втм2. Следовательно, величина прямо пропорциональна степени черноты нагреваемой поверхности и повышение значения ем позволит увеличить результирующий тепловой поток на поверхности. Одним из способов изменения степени черноты поверхности является нанесение на эту поверхность покрытия с необходимым значением степени черноты. Влияние степени черноты поверхностейпереизлучателей кладки, выполняющих пассивную роль, на теплообмен излучением, согласно литературным данным, однозначно не определено. Если в системе газкладкаметалл использовать серое приближение радиационные характеристики поверхностей теплообмена не зависят от длины волны излучения в описании радиационных свойств тел, участвующих в теплообмене, то интенсивность теплообмена не зависит от степени черноты адиабатной кладки 1,4. Допущение о том, что кладка и металл являются серыми поверхностями, не вносит заметной неточности в расчеты, так как у большинства твердых непрозрачных материалов зависимость е к незначительная. Излучение продуктов сгорания топлива является селективным и использование серого приближения вносит ошибки в расчеты радиационного теплообмена. В последнем издании учебника Теплотехника металлургического производства под редакцией Кривандина В. А. 4 говорится, что в системе газкладкаметалл, если учитывать селективность излучения и поглощения тепла газами продуктами горения, то необходимо иметь в виду, что собственное излучение кладки проходит через полосы поглощения и окна прозрачности газового слоя. При этом увеличение степени черноты кладки позволяет большей части теплового потока собственного излучения кладки достичь поверхности металла за счет окон прозрачности. Но рассчитать на сколько увеличится при этом тепловой поток от кладки к металлу не представляется возможным. Данная диссертационная работа посвящена изучению способов повышения степени черноты поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене, для интенсификации теплообмена.