книги из ГПНТБ / Брюханов О.Н. Вопросы теплофизики при беспламенном сжигании газа

oo w

значительно на распределение плотности излучения по направле­ ниям. Нет резко выделяющихся направлений по сравнению с распределением плотности излучения насадок без покрытий.

При покрытии керамики С г 2 0 3 и Fe2 03 плотность излучения

Рис. 6—10. Индикатрисы плотности излучения керамики № 1 q0 = S ккал/см2час: 1 — без покрытия; 2—покрыта Fe 2 0 3 ; 3— покрыта Fe 2 0 3 , CuO; 4 — покрыта Fe 2 0 3 , CuO, СгаОз

Рис. 6—11. Индикатрисы плотности излучения керамики № 2 для <7о =

= 8 ккал/смгчас:

/ — без покрытия; 2 —покрыта CuO; 3— покрыта CuO, Сг 2 0 3 ; 4 —покрыта CuO, Сг2 0з, F e 2 0 3

184

185

Рис. 6—15. Индикатрисы плотности излучения керамики № 3 для qo =

=16 ккал/см2час:

всех тепловых нагрузок. Температура излучающей поверхности при этом практически не меняется по сравнению с чистой кера­ микой для всех тепловых нагрузок.

Покрытие керамики CuO вызывает незначительный рост плот­ ности излучения; соответственно растет полный поток излучения в полусферу для всех тепловых нагрузок.

186

Температура излучающей поверхности практически не изме­ няется по сравнению с температурой керамики без покрытия (таблица 6—16).

Покрытие керамики двумя окислами Сг 2 0 3 , затем Fe2 03 по­ чти не влияет на полный поток излучения в полусферу по срав­ нению с «чистой» керамикой (таблица 6—5), т. к. индикатрисы плотности излучения (рис. 6—10) практически совпадают. Тем­ пература излучающей поверхности керамики несколько возра­ стает.

Покрытие керамики Fe2 03 , затем CuO не вызывает роста плотности излучения, т. к. индикатриса плотности излучения ке­ рамики с покрытием практически совпадает с индикатрисой плотности излучения керамики № 1 без покрытия, либо лежит ниже ее.

Температура излучающей поверхности керамики с покрыти­ ем Fe2 03 , CuO существенно ниже температуры излучающей по­ верхности керамики без покрытия при соответствующих удель­ ных тепловых нагрузках.

Покрытие керамики CuO, затем С г 2 0 3 (керамика № 2) очень, незначительно увеличивает плотность излучения керамики по сравнению с керамикой без покрытия. Температура излучающей, поверхности практически та же, что и у керамики без покрытия.

При трехслойном покрытии керамики окислами при увели­

сении окислов на излучающую поверхность, плотность излуче­ ния зависит от порядка нанесения слоев. Изменение плотности излучения керамики с трехслойным покрытием достигает 6%

по всем направлениям дает насадка, покрытая CuO для всех тепловых нагрузок.

сти, наблюдается рост плотности излучения по всем направле­ ниям при снижении температуры излучающей поверхности для всех тепловых нагрузок.

3. Плотность излучения керамики, при покрытии нескольки­ ми слоями, зависит от порядка нанесения слоев.

При трехслойном покрытии окислами излучающей поверхности

187

керамики наибольший рост плостности излучения (6%) дает керамика со следующей последовательностью нанесения окис­ лов: F2 03 , CuO, СгЮ3 .

Все это дает возможность сделать следующий вывод: в среднетемпературном режиме работы беспламенных газовых кера­ мических излучателей изменение состава керамических масс дает незначительное изменение плотности излучения, которым можно пренебречь при расчетах систем с излучателями с раз­ ными насадками.

§ 6—7. Влияние геометрии поверхности огневой насадки

на излучательную способность

При разработке высокоэкономичных газовых излучателей, основанных на принципе беспламенного сжигания газа, большое значение имеет конструкция огневой насадки, определяющая их эффективную излучательную способность.

Интенсивность собственного излучения различных тел при одинаковой температуре зависит от строения излучающей по­ верхности [117—120].

В настоящее время для беспламенных газовых излучателей применяется огневая насадка с различной формой излучающей поверхности.

[97, 99] на интенсивность излучения оказывают влияние их жи­ вое сечение и размеры огневых каналов.

Если ввести в рассмотрение, аналогично [117, 118], фактор ше­ роховатости F, равный отношению площади проекции излучаю­ щей насадки на замыкающую поверхность к площади шерохо­ ватой поверхности

то выражение для степени черноты с учетом шероховатости, по данным [117, 118], имеет вид:

где er — степень черноты гладкой поверхности.

Из (6,59) видно, что степень черноты или радиационные свой­ ства шероховатой поверхности зависят от степени черноты глад-

188

кой поверхности и фактора шероховатости, определяемого гео­ метрией шероховатости. Чем меньше фактор шероховатости F, тем выше излучательная способность.

Применяемые в современных конструкциях беспламенных газовых излучателей разновидности перфорированных керами­ ческих огневых насадок по геометрии шероховатости излучаю­ щей поверхности можно классифицировать следующим образом:

а) плоские; б) с выступами и впадинами;

в) с пирамидальными впадинами; г) с пирамидальными выступами; д) с полусферическими выступами.

На рис. 6—16 приведены профили огневых насадок с выше

ZA

Рис. 6—16. Профили огневых насадок с различной геометрией излучающей поверхности

а) плоские, б) с выступами и впадинами, в) с пирамидальными впадинами, г) с пира­ мидальными выступами, <Э) с полусферическими выступами.

указанными шероховатостями в геометрической пропорциональ­ ности [121].

а). Для беспламенных газовых излучателей с перфорирован­

189

h — глубина прогрева огневой насадки до поверхностной температуры;

d — диаметр огневого канала.

Полное количество тепла, излучаемое в полусферу

рую поверхность ^ст, окаймляющую данные отверстия, нормаль­

между суммой проекций шероховатой поверхности Fm и внут­

190

Фактор шероховатости F определяется геометрией излучающей поверхности элементарной площадки dF.

Полное количество тепла, излучаемое элементарной площадкой,

в). Перфорированная огневая насадка с излучающей по­ верхностью в виде пирамидальных впадин имеет элементарную площадку, состоящую из двенадцати отверстий f и некоторой поверхности Fcr, окаймляющей отверстия. Изменение эффектив­ ной поверхности излучения, согласно (6,66), будет происходить только за счет A F n i ( a ) , которая в данном случае определяет раз­ ность между суммой проекции шероховатой поверхности Fm и проекциями внутренних стенок и площадями огневых отверстий.

Плотность излучения

F ( a ) = £ „ / [ - L + - M cos a - — ft (I) —11 cosa. (6,73)

Полное количество тепла, излучаемое элементарной площадкой,

г). Для беспламенных газовых излучателей с перфориро­ ванной огневой насадкой с излучающей поверхностью в виде пирамидальных выступов элементарная площадка, также как и в предыдущем случае, состоит из 12 отверстий f и некоторой по­ верхности FC T , их окаймляющей. AF m (a) определяется аналогично

191