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

ское пространство, определялось по методике, изложенной и при­ мененной в [104].

При расчете значений пирометрического коэффициента лег­ ко убедиться, что максимум лучистого КПД г)л Для всех значений

достигается при меньшей со, чем на одноплиточной. С этой точки зрения для металлокерамической газовых излучателей в каче­ стве оптимальной можно рекомендовать удельную тепловую на­ грузку 9o=9 - f - ll ккал/смЧас.

На рис. 6—22 показана зависимость пирометрического коэф­ фициента от живого сечения металлической сетки при оптималь­ ной тепловой нагрузке, из которого видно, что с ростом ф с увели­ чивается доля излучения от керамики, имеющей по сравнению с металлической сеткой большую температуру. Таким образом,

12-М6% абсолютных, т. е. в 1,3-М,4 раза.

На рис. 6—23 изображены кривые зависимости л л металлокерамических излучателей от размера отверстий в металличе­ ских сетках при оптимальном значении удельной тепловой на­ грузки (<7о=13 ккал/см2час), откуда видно, что с увеличением dc пирометрический коэффициент растет. Это объясняется тем, что металлическим сеткам с большим диаметром отверстий при прочих равных условиях соответствует большая температура.

И так как исследования металлокерамических излучателей проводились на горелке с металлическими сетками, перфориро­ ванными круглыми отверстиями, а в практике конструирования

202

и использования ГИИ применяются, как правило, плетенные сетки из проволоки (ГОСТ 3826-47), основными конструктивны­ ми параметрами которых являются диаметр проволоки и размер ячейки, то необходимо сделать соответствующий пересчет для

204

возможности сравнения. Принимая толщину перегородки пер­ форированной сетки, эквивалентной диаметру плетенной прово­ локи — последний можно рассчитывать следующим образом:

Размер стороны ячейки проволочной сетки в свету рассчитыва­

[95], увеличение коэффициента живого сечения металлической сетки с 0,43 до 0,63 приводит к снижению лучистого коэффици­ ента, значит, с учетом рис. 6—22 максимальйое значение (г|Л )тах будет достигаться при фс = 0,5-^0,6.

По характеру кривых рис. 6—23 можно считать, что макси­ мальное значение пирометрического коэффициента достигается при диаметре отверстий в металлической сетке

d c = 34-3,5 мм.

Исходя из этих соображений, в результате пересчета по (6,93), (6,94), получаем следующие оптимальные конструктивные па­ раметры металлической проволочной сетки: диаметр проволоки (dnp)oP t= 1,00 мм, размер стороны ячейки в свету 6O pt=3,0 мм.

Таким образом, применение металлических жаропрочных се­ ток с оптимальными конструктивными параметрами в комбина­ ции с серийными керамическими излучающими насадками даст возможность повысить пирометрический коэффициент с 40-М5%- до 60—65%, т. е. в 1,4-М,5 раза.

§ 6—9. Эффективная температура

излучения перфорированных керамических и металлокерамических огневых насадок

Эффективность работы беспламенных газовых излучателей определяется их радиационными свойствами. Радиационные свойства излучателей в первую очередь зависят' от радиацион­ ных свойств излучающей огневой насадки.

Количество тепла, излучаемое беспламенными газовыми из­ лучателями, является сложной функцией многих переменных (степени черноты е, эффективной поверхности излучения F^),

205

которые в свою очередь являются функциями удельной тепловой нагрузки qo, коэффициента избытка воздуха а, параметров, ха­ рактеризующих вид газа К и конструкцию насадки — d. Таким образом, количество тепла, излучаемое беспламенными газовы­ ми излучателями, является сложной функцией:

особенностей. Однако, предлагаемые формулы для расчета из­ лучаемого количества тепла беспламенными газовыми излуча­ телями несколько затруднительны, так как в них приходится определять эффективную поверхность излучения, расчет кото­ рой довольно сложный, а также учитывать зависимость степени черноты насадки от температуры.

Значительно проще и удобнее для практики определять ко­ личество тепла, излучаемое беспламенными газовыми излуча­ телями по их эффективной или энергетической температуре ТЭф.

Под энергетической (радиационной) температурой беспла­ менного газового излучателя понимают температуру абсолютно черного тела, при которой его интегральная (суммарная по спек­ тру) лучистость одинакова с интегральной лучистостью излуча­ теля.

При таком сравнении с абсолютно черным телом, количество тепла, излучаемое излучателем, можно определять по формуле:

206

Эффективная температура для беспламенных газовых излу­ чателей с различными типами перфорированных керамических и металлокерамических огневых насадок определялась при раз­ личных удельных тепловых нагрузках, при этом суммарное ко­ личество излучаемого тепла, находилось по методике, изложен­ ной в § 5—1.

На рис. 6—24 приведена зависимость эффективной темпера­ туры беспламенных газовых излучателей от удельной тепловой нагрузки при сжигании природного газа при а = 1 , 0 5 для огне­ вых насадок различных типов.

Кривая / относится к излучателю с гладкой излучающей по­ верхностью керамической огневой насадки перфорированной коническими каналами. Диаметр огневых каналов на входе га­

рованной цилиндрическими каналами диаметром 1,55 мм изме­

ной огневой насадки с ребристой излучающей поверхностью для

до914°С.

Установка сетки-стабилизатора над излучающей поверхно­ стью перфорированных огневых насадок повышает их эффек­ тивную температуру, в рассматриваемом диапазоне тепловых нагрузок, в пределах 30ч-150°С. Сетка-стабилизатор с диамет­ ром проволоки 2 мм для плоских поверхностей имеет коэффи­ циент живого сечения фС = 0,63, для ребристых поверхностей фс —0,5.

Зависимости эффективных температур от удельной тепловой нагрузки беспламенных газовых излучателей с металлокерамическими огневыми насадками приведены на рис. 6—25. Кривые

207

t'+C

i

too

•

ч

wo

600

8 10 /2 ІН 16 18 £0 22 24 2 6 2 ? 30 p i ^ .

Рис. 6—24. Зависимость эффективной температуры от- удельной тепловой нагрузки для различных типов насадок

1, 2, 3, 4 соответственно относятся к огневым насадкам с кера­ мической частью, рассмотренной на рис. 6—24.

Интересно сопоставить эффективную температуру беспла­ менных газовых излучателей с температурой излучающей по­ верхности огневой насадки Т.

Из определения эффективной температуры, связь между ни­ ми устанавливается соотношением, если принять коэффициент лучеиспускания насадки С —Со,

Рис. 6—26. Зависимость эффективной температуры от температуры огневой насадки: / — по '(6,100); 2 — по (6,101); 3 — по (6,102); 4 — по (6,103)

На рис. 6—26 видно, что зависимость эффективной темпера­ туры беспламенных газовых излучателей от температуры излу­ чающей поверхности имеет линейный характер.

Наклон прямых m определяется типом насадки и видом сжи­ гаемого газа.

В пределах устойчивой работы огневой насадки с диаметром цилиндрических каналов 1,55 мм, с гладкой излучающей поверх­ ностью H ф = 0,42, а также высокотемпературной ребристой на-

210

эффективной температуры насадки выражается следующим об­ разом:

4 Ф = 0,9/+15°С;

(6,101)

При установке металлических сеток над керамической по­ верхностью характер зависимостей остается линейным, изменя­ ются только соответствующие коэффициенты m и і%ф в уравне­ нии (6,99).

/ Э Ф = 0 , 6 * + 2 2 7 ° С ;

(6,103)

А^ф/эф = 0,4%.

Анализ зависимостей (6,100) — (6,103) и рис. 6—26 не позво­ ляет дать количественной оценки влияния того или иного пара­ метра огневых насадок, из-за их различия, на эффективную тем­ пературу, однако, качественно они указывают на влияние кон­ структивных параметров, излучающих огневых насадок на их эффективную температуру.

Исследования эффективной температуры керамических и металлокерамических огневых насадок с различной формой излу­ чающей поверхности при одинаковых диаметрах огневых кана­ лов, коэффициентах живого сечения и физико-химического со­ става показывают, что в зависимости от конфигурации излучаю­ щей поверхности ее температура изменяется. Это хорошо видно, из рис. 6—27, на котором представлена зависимость эффективной