强辐射传热—工业加热炉节能新技术.pdfVIP

第八次全国热处理大会论文集(2003年5月北京) 强辐射传热一工业加热炉节能新技术 李治岷魏玉文 (四川工业学院工业炉节能中心，四川成都610039) 摘要： 本文阐述TI业加热炉强辐射传热节能新技术的机理及技术措施．强辐射元件是本技术的核心，该元件将炉 内漫射状的热射线调控为指向工件的射线柬．提高了热射线的到位率和辐照度．与改造前的各类炉型相比，综合节能率 可达18％-30％．工业标准黑体的全发射率达0．96． 关键词：工业芰； 漫反射； 节磐； 强辐射 目前，热处理电阻炉节能的技术原理，基本上是通过热平衡计算和测试，发现炉体蓄热和散热损失高达60％～ 热损失，降低电耗“1。这种节能方法只是将热量堵在了炉膛内部，并没有改变热射线呈“漫反射”的状态，这正 是加热工件有效热低的重要原因。 显然，如果能对炉膛内漫反射状的热射线进行调控，使之射向被加热工件，提高加热工件的有效热，则炉子 热效率将显著提高，能耗将大幅度下降。 1 强辐射传热节能新技术的机理及技术措施 中、高温电阻炉是辐射型炉子，工件获得的热量“’： Q-a如㈨即‰j(tw虿-tM与)FM ￡u }带8Ⅳ I=e 式中：e-、￡-为金属、炉墙的黑度：R、F-为金属、炉墙的面积；ao#是e fl时的辐射换热系数。 在燃料炉内，高温炉气与炉衬内表面辐射换热热流量的计算式如下。1： Q2巧5．675．i6G(知4一(斋％㈣ ％ 6w R为炉村内表面的面积． 当Tc与h相差不大时，可近似认为：￡c-￡“，这时上式可简化为： Q3王生cc急4一c急4睇cw， 8G sⅣ 从以上两式可以看出：当e-和F-增大时Q增加，即炉内工件获得的热量增加。 对燃料炉来讲，焰流在不断流动、循环的过程中同炉壁和物料接触，传导、对流同时进行，且焰流不断地辐 射能量，可以说焰流是以对流和辐射两种方式向炉内提供热量的。由于e-、R增加后，强化了炉气与炉衬间的 辐射换热，使炉衬内表面温度增高，从而也就强化了炉衬与被加热工件的辐射换热，于是工件的升温时间缩短了， 出炉的废气温度降低了，燃料消耗就将减少。 辐射的能量是热射线(电磁波)以光速(3x 有利于能量向焰流少的部位传送，故有利于炉温均匀。 辐射传热的计算式表明，辐射功率随温度升高而增加的速度很快，因此辐射传热在高温炉内占有重要地位。 据计算：轧钢加热炉内钢坯吸收的热能9096来自辐射”1。 生很高的传热速度，由此可以得出以下结论： (1)高温炉内应增强辐射传热比例{(2)温度越高辐射传热速度越快。 辐射能投射到～般工程材料表面(如炉膛内壁)都形成漫反射。热射线的这种漫反射分布状态，对于被加热 的金属而言，到位率低，有许多热量通过炉衬散热损失了。炉衬材料的轻型化减少了蓄热损失和散热损失，但热 射线到位率低的问题仍然没有解决。采用什么手段来改变热射线呈漫反射的状态，使之集中地、有效地射向被加 热工件?这是提高炉子热效率应该解决的问题。 我们根据黑体理论，制成集增大炉膛面积、提高炉膛黑度和增加辐照度三项功能于一体的空腔结构元件，安 装于炉膛内壁适当部位，实现多重增强对工件的辐射传热，并将炉内部分对流传热转化为辐射传热，取得了显著 的节能效果。 1．1增大炉膛传热面积 炉内传热的面积。当我们在炉膛内加装众多多孔材料的空腔锥台强辐射元件后，它们的存在不仅从宏观上，而且 在微观上大幅度地增加了炉膛的传热面积，其数值可以达到原炉膛面积R的1倍以上。炉围伸展度增大，致使 传热量Q增加，这是显而易见的。 1 2提高炉膛黑度并完成射线调控 0．92，但其老化现象难以从根本上解决。 K时)，它有以下特征： 我们设计的强辐射元件是一种工业标准黑体，其全发射率￡