发光火炉的辐射传热原理.docVIP

发光火的辐射传热 工业炉 在相同温度下，工业炉火焰的传热速度比清净气体的传热速度快，这是人们的共同经验。这一传热速度的差别，在钢材加热炉里十分明显，而在玻璃熔化炉和炼钢炉（平炉）里则更为明显。温度愈，差别愈突出，这是因为：对气体来说，虽然温度.愈高则每个分子的辐射能力愈强，但是(重要的是）单位体积内辐射分子的数目却愈少。此外，气体辐表而一样冷。为r保持有效的辐射，必须连续地用新的高温气体去替换辐射气体。这些向冷表面进行辐射的气体都是沿着气体的行进方向而愈变愈冷。由此可见，随着温度的升高，清净气体的辐射并不能增得象固体的辐射那样快。 有时，清净而几乎不可见的温气体也被叫做火焰，不过这种叫法并不确切。凡是火焰都是发光的。如果火焰被冷却下来，冷到不再发光，那么它就会变成烟。火焰的亮度就是由炽热的烟粒所产生的。在固体燃料燃烧所生成的火焰里，炽热的灰分颗粒有助于火焰亮度的提。据测定，火焰的黑度是介于清净气体的-黑度与一个095的黑度值之间，视固体颗粒的数目和大小而定。是，在火焰的行程中只有一小段能达到这个高黑度值，见图44。该图所示是火焰离燃烧器的距离与火焰黑度之间的一种典型关系。图内表明，燃料一空气混合物在离开燃烧器以后还需要经过一定时间才能达到各种碳氢化合物的裂化溫度，并使所生烟粒的温度提到燃烧气体的温摩。而在火焰继续行进到某一点时，新烟粒的形成就与旧烟粒的燃烧达到平衡。再从这一点继续行进一个短距离以后，新烟粒就不再形成，而旧烟粒则逐渐烧完。最后再继续行进到某一点，火焰就完全消失（烟粒全部烧尽)。所以一般炉子技术人员都希望燃烧产物在进入排烟口或烟道时，其火焰已经消失。如果火焰在那时仍然很亮，那么在烟囱顶部就会出现黑烟。 火焰的辐射能力是随许多变数而变化的，其中最主要的一些变数是：燃料的成分，燃料与空气的配合比，燃料和空气的温度，燃料和空气的混合速度，火焰的厚度，以及火焰离燃烧器的距离。燃料的成分对火焰亮度有很大的影响。要想使焦油在燃烧时不产生火焰，那是很难的。要想使高炉煤气在燃烧时产生明亮的火焰也同样是很难的。 燃料与空气的配合比例对火焰的黑度也同樟有很大影响。图44表明，当煤气（天然气）过剩时，火焰黑度要比空气过剩时大得多；而当引入了剩余空气后，火焰的亮度就迅速下降。此图又表明，在总的火焰辐射中，气体辐射和固体颗粒的辐射各占何等分量。 根据火焰辐射数据，在焦油沥青或残余油（即残渣油）的火焰中，辐射能力的最高值是542000千卡/米2?时，但在火焰全长中的平均辐射能力要比此数低得多。图45所示就是火焰黑度随燃料内C/H比值而变化的情况。在实际用途中，火焰全长的平均黑度可以取为图45所示数值的一半。在这样的火焰时，如果火焰很宽，或者火焰是紧犇着炉顶而行进的，那么炉顶就会达到火焰的温度。 在炉子里，燃烧产物不仅要向工件辐射，而且还要向炉壁辐射，这就是下一节所要涉及的内容。 图46是表示炉内热流动情况的示意图。图内所示炉子是用燃烧产物进行加热的。 从图46可以看出，燃烧产物的每个质点，以及炉壁及工件表面的每个部分，都是向一切可能的方向进行辐射的。因此，在以燃料燃烧为热源的炉子里，传热情况的精确计算几乎是不可能的，至少也是极其困难的。关于这一点，只要列举一大串可变数，就可以不言而喻。这些可变数就是：燃烧产物的温度、成分和速度，炉壁与工件之间的气体层厚度，炉膛的内壁面积对工件受热面积之比，炉膛的内壁黑度和工件黑度等等。