Радиационные поверхности

По принципу действия различают яркостные, цветовые и радиационные пирометры.

Для определения распределения температуры по поверхности объекта вдоль заданной линии развертки применяют радиационные пирометры с оптико-механической системой линейного сканирования — термопрофили.

Датчики пирометрических приборов (стеклянные жидкостные термометры, термопары, яркостные, цветовые и радиационные пирометры и др.) проверяют с помощью устройств воспроизведения температуры. При этом используют два метода проверки — по постоянным точкам 'плавления и кипения химически чистых веществ я по показаниям образцовых приборов.

Радиационные пирометры — приборы, в которых при измерении, температуры используется полное излучение тела. Существуют различные конструкции радиа-

1) Воспринимающие (измеряющие) температуру: а) термометры для жидкостных ванн и низкотемпературных печей и печей-ванн рабочей температурой до 300° С (табл. 134 и 135); б) термопары для печей и печей-ванн рабочей температурой до 1100* С (табл. 136); в) радиационные пирометры для печей и печей-ванн рабочей температурой свыше 1100"С (табл. 137).

(автоматические} компенсационной цепи, с ба- радиационные пирометры являются автоматические по-

Имеется несколько способов таких измерений. Международный комитет по изучению пламени рекомендует использовать для этой цели радиационные пирометры непрямого действия (рис. 5-22). Такие пирометры имеют медный патрон /, который заключен в охлаждаемую водой рубашку 2. Эллипсообразная полость патрона имеет позолоченную поверхность. Лучистый поток проходит в полость через отверстие 3 и воздействует на термоэлемент 4. По трубке 5 подается азот, предохраняющий отверстие 3 от загрязнений.

II. Измерение температур: ртутные термометры; термометры сопротивления; термопары, оптические и радиационные пирометры.

г) Оптические и радиационные пирометры

Радиационный пирометр типа РП (рис. 2-98) работает по принципу измерений теплового эффекта от излучения нагретого тела. Радиационные пирометры, как правило, являются техническими приборами и по точности относятся к классу 2—3. РП в основном состоит из объектива, теплочувствительного элемента, светофильтра и окуляра. Теплочувствительный элемент расположен внутри стеклянной колбы и состоит из четырех последовательно соединенных тонких термопар (хромель-копелевых, железо-кон-стантановых и др.).

Радиационные пирометры (пирометры полного излучения) — приборы, которые воспринимают излучение во всем спектральном диапазоне и преобразовывают его в соответствующий сигнал. Излучение (рис. 1.51) через защитную пленку 6, пропускающую инфракрасные лучи, попадает на сферическое зеркало 4, которое фокусирует его на теплоприемнике 5, представляющем собой звездообразную термобатарею из ряда последовательно соединенных V-образных хромель-копелевых или нихром-константановых термопар 2. Свободные концы термопар приварены к металлическим полоскам /, которые приклеены к кольцу $ из слюды. Это кольцо закладывается между двумя такими же. Плоские рабочие концы термопар образуют венчик, зачерненный с одной стороны. На этот венчик фокусируется излучение.

Производительность котлоагрегата определяют по количеству теплоты или массовому количеству пара, получаемого из агрегата. Иногда размеры или производительность котлоагрегата характеризуются величиной поверхностей нагрева. Если теплота передается рабочему телу от продуктов сгорания топлива излучением, поверхности нагрева называют радиационными — при передаче тепла излучением (18) и конвективными— при передаче теплоты соприкосновением (19, 20). Радиационные поверхности при размещении в топочной камере называются экранами 12, и они защищают стены от прямого воздействия излучающей среды.

Органические антинакипины пригодны лишь для котлоагрегатов с большим удельным содержанием воды на единицу поверхности нагрева, при низких давлениях и тепловых напряжениях поверхностей. Коррекционные способы обработки воды получили широкое распространение IB силу того, что во всех современных конструкциях котлоагрегатов имеются радиационные поверхности нагрева с высокими тепловыми нагрузками.

Радиационные поверхности топки обычно изготовляются гладкотруб-ными. Для обеспечения воспламенения пыли антрацитового штыба и некоторых сортов трудновоспламеняющихся тощих углей, высоковлажного фрезерного торфа и бурых углей участки экранов выполняют ошипованными для нанесения на них хромитовой массы.

При применении инжекционных горелок прямая отдача тепла лучеиспусканием сравнительно невелика и радиационные поверхности нагрева топки используются неэффективно. Поэтому инжекционные горелки целе-

топок существующей методикой расчета несколько преувеличивалось. Напротив, сжигание антрацитовой пыли дает факел более плотный, чем это принимается по расчету для случая полусветящегося пламени. Здесь оказалось, что основную роль играет не излучение золы и сажистых частиц, как это принято в расчете, а излучение горящей угольной пыли. Опытами также установлена зависимость интенсивности лучистого теплообмена от скорости сгорания топлива. Быстрое сгорание, соответствующее лучшей предварительной подготовке топлива, приводит к тому, что в корне факела развиваются более высокие температуры и интенсифицируется теплоотдача. Этот эффект значительно сглаживает разницу между тепловосприятиями экранов при сжигании газа со светящимся и несветящимся пламенем. Аналогичным образом должны влиять на теплообмен условия организации процесса горения угольной пыли. Интенсивность теплообмена в топочной камере зависит в основном от величины полезного тепловыделения в топке, которая определяет теоретическую температуру горения топлива. С понижением этой температуры при сжигании низкокалорийных топлив теплообмен в топочной камере резко ухудшается и радиационные поверхности экранов работают с очень пониженными тепловыми нагрузками. Применение в этом случае горячего воздуха не только улучшает сжигание топлива, но также и интенсифицирует теплообмен в топочной камере. Следует отметить, что и для таких высококачественных топлив, как природный газ и мазут, применение подогрева воздуха повышает теплообмен в топочной камере. Например, применение при сжигании мазута подогрева воздуха до 350—400° С обеспечивает повышение удельных тепловых нагрузок радиационных поверхностей нагрева примерно на 25% [Л. 27]. Такая интенсификация теплообмена в топке позволяет при одних и тех же размерах экранных поверхностей значительно сократить размеры конвективных испарительных поверхностей нагрева. На основании полученных новых экспериментальных данных ЦКТИ совместно с ВТИ в настоящее время подготовлены новые нормативные методы расчета теплообмена в однокамерных и двухкамерных топках. Распределение тепловых нагрузок по экранам, расположенным на разных стенах топки, существенно зависит от рода топлива и условий протекания топочного процесса. Из-за отсутствия надежных опытных дан-

камеры опущен на нулевую отметку эолового подвала, что позволило увеличить объем топочной камеры до 100 м3. Экранные радиационные поверхности увеличены до 65 м2 путем размещения экранов на всех стенах

Как уже отмечалось выше, износ поверхностей нагрева котлов встречается не только в конвективной шахте (трубы экономайзера), но и в радиационной (трубы пароперегревателя). Радиационные поверхности нагрева котлов эксплуатируются при высокой температуре, в атмосфере агрессивных газов и абразивного потока. Для того чтобы выявить закономерности износа, происходящего в таких условиях, было выполнено лабораторное исследование по методике, изложенной выше.

В топочной камере золовые отложения образуются в результате налипания на трубы расплавленных или размягченных частиц золы. Шлакованию подвержены радиационные поверхности нагрева, особенно в зоне активного горения, а также ширмовый пароперегреватель, трубы котельного пучка (фестона) и конвективного пароперегревателя при увеличении температуры продуктов сгорания на выходе из топки выше допустимого значения, зависящего от температуры плавления золовых отложений. Эти свойства отложений принимают во внимание при проектировании котла, а также выборе и размещении в топочной камере средств очистки радиационных поверхностей нагрева.

2) радиационные поверхности нагрева выполнены в виде горизонтальных, поднимающихся спирально вверх витков из труб меньшего диаметра, чем у экранов вертикаль-' но-водотрубных котлов (обычно 0 50 мм) с минимальным количеством коллекторов.

3. Эффективная работа поверхностей нагрева. Топки котлов должны иметь развитые радиационные поверхности нагрева. Тип, количество газогорелочных устройств, их размещение в топке желательно выбирать так, чтобы тепловая нагрузка экранов была равномерной. Для эффективной работы конвективных поверхностей нагрева котлов необходимо выбирать скорость продуктов сгорания не менее 8—10 м/сек. При этом оптимальное значение скорости определяется экономическими показателями.

Применение высокоподогретого жидкого топлива, как показывает опыт, положительно сказывается и на характере выгорания топлива, и на теплообмене горящего потока с тепловоспринимающими экранами (рис. 50, я, б). На графике видно, что с увеличением температуры подогрева жидкого топлива несколько сокращается длина зоны горения, т. е. повышается интенсивность процесса и улучшается полнота сгорания. Наряду с этим повышается общий температурный уровень в камере сгорания, перераспределяются тепловые нагрузки на радиационные поверхности нагрева {увеличиваются нагрузки на экраны, расположенные в головной части), наконец, более равномерно распределяется тепло, воспринимаемое топоч-лыми экранами (рис. 50, б).