第01章黑体辐射传热
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黑体辐射强化传热技术黑体技术(锅炉)节能改造简介锅炉以产生热水和蒸汽为目的。
在传统锅炉的炉膛内,靠燃料燃烧发出的火焰和烟气,对锅筒或水冷壁中的水,以辐射和对流方式传递热能,使锅水被加热升温或汽化在进行黑体技术节能改造后的锅炉炉膛内,除了火焰和烟气的正常传热外,又增加了黑体元件的固体辐射传热,提高了传热效率。
黑体辐射锅炉的技术原理燃料炉辐射传热的数学模型完全适用于锅炉炉膛的工作状态,即:只要增大辐射传热面积,提高炉膛的发射率,就能增强辐射传热,提高热效率,实现节能。
•黑体元件是怎样工作的?•黑体元件对炉膛内呈漫反射状的热射线,以其高吸收特性尽快吸收•黑体元件先通过吸收热射线,自己不断积累热量,逐渐提高自身温度•黑体元件再以其高发射特性,依靠元件的几何结构和被设置的位置,把热射线直接射向被加热物料•黑体元件把热射线从无序调控为有序,提高了热射线的到位率•黑体技术的技术优势•合理的形状设计和材质配置,使黑体元件具有很高的发射率,ε=0.95•黑体元件的高发生率具有很高的稳定性,在不超过1790℃的高温状态下基本不老化•黑体元件工作时,就好像是炉膛内的许许多多个“温柔烧嘴”,它们可以改善炉温均匀性,使被加热物料受到均匀加热•黑体元件本身不是热源,所以工程施工方便安全•已经实施黑体技术改造的几十台各种类型的加热炉,节能率均达到20%以上•黑体技术经过二十多年的研究和实践,已经发展到第三代,技术成熟可靠、实施方便、使用安全。
黑体元件的功能增大炉膛辐射传热面积提高炉膛发射率调控炉膛内的热射线,使之迅速射向锅筒、水冷壁或燃料着火点加大对流传热转化为辐射传热的比例,强化了锅炉的第一级传热,提高了优质热能的利用率,提高传热效率,增大锅炉的出力,实现节能减排黑体辐射火管锅炉实施要点不改动原锅炉的结构在传统锅炉炉膛的全长上设置黑体组件:1、增大了炉膛的传热面积,2、提高炉膛的黑度(发射率)3、提高炉膛内壁黑度,增强锅筒的吸热能力改造后效果节气率8%~10%降低排烟温度25℃黑体元件怎样发挥作用?增大炉拱的辐射传热面积提高炉拱的黑度(即发射率)在前拱,把热射线调控到新入炉煤的着火区,改善着火条件,以利于煤着火在后拱,延长烟气在炉内逗留的时间,提高其覆盖炉排范围火床的温度:有利于燃料燃烧和燃烬增强炉膛保温性能,有利于断火后再启动。
黑体强化热辐射传热节能技术黑体技术的适用行业及范围适用行业:机械、冶金、建材(玻璃、陶瓷)、石油、化工、锅炉等。
适用范围◎锅炉行业:燃气火管锅炉和链排式燃煤锅炉。
◎冶金行业:蓄热式加热炉、步进式轧钢加热炉、推钢式轧钢加热炉、环形加热炉、室式退火炉、铜材退火炉、坩埚炉等。
◎机械行业:如重型机械厂、汽车制造厂、工程机械厂等企业完成钢制零件的淬火、正火、退火等工艺所需要的各种热处理炉。
包括:箱式、台车式铸造加热炉铸造厂的铸件退火炉板簧业的汽车弹簧钢板淬火炉◎陶瓷行业:(包括工业电器陶瓷)陶瓷烧成窑、隧道窑、辊道窑、车底式窑;耐火材料及建筑用砖烧成窑。
◎玻璃行业:玻璃池窑、玻璃钢化窑。
◎石化行业:乙烯裂解炉(管式加热炉)和圆筒型管式炉等。
先进的技术黑体元件是怎样工作的?◎黑体元件对炉膛内呈漫射状的热射线,以其高吸收特性尽快吸收;◎黑体元件先通过吸收热射线,自己不断积累热量,逐渐提高自身的温度;◎黑体元件再以其高发射特性,重新发射热射线,依靠元件的几何结构和被设置的位置,把热射线直接射向了被加热物料;◎黑体元件把热射线从无序调控为有序,提高了热射线的到位率。
红外加热系统是怎样形成的?◎在炉壁上设置众多的黑体元件,它们或凸出在炉壁之外,或凹入在炉壁里面;◎对热源装置(如电热体或烧嘴砖)作保护性处理;◎对整体炉墙进行强化处理;◎众多黑体元件经过红外涂装和强化处理,和炉墙一起,构成工业加热炉的红外加热系统。
黑体元件的多项功能◎在不改变原炉子结构的前提下,大幅度增大了炉膛的传热面积;◎提高了炉膛的发射率;◎将热射线从无序调控为有序,提高了热射线的到位率,增加了对被加热物料的辐照度,强化了辐射传热;◎黑体元件相当于排球的二传手,它在热流的源头调控炉内热射线,实现定向传热,加快了传热速度。
黑体技术的技术优势◎合理的形状设计和材质配置,使黑体元件具很高的发射率;◎黑体元件的高发射率具有很高的稳定性,在不超过1790℃的高温状态下基本不老化;◎黑体元件工作时,就好像是炉膛内的许许多多个“温柔烧嘴”,它们可改善炉温均匀性,使被加热物料受到均匀加热;◎黑体元件本身不是热源,所以工程实施方便可靠;◎已经实施黑体技术改造的几十台各种类型的加热炉,节能率均达到20%以上;◎黑体技术经过二十多年的研究和实践,以经发展到第三代,技术成熟可靠,实施方便,使用安全。
热辐射与黑体辐射物体如何通过热量释放能量热辐射是指物体由于温度差异而向周围环境发射热能的过程。
在宏观的热力学中,热辐射可以被理解为电磁波的传播。
而黑体辐射是指一个具有完美辐射和吸收特性的理想化物体,其在所有波长上都是最佳的辐射体。
本文将就热辐射与黑体辐射物体如何通过热量释放能量进行探讨。
1. 热辐射的基本原理热辐射是由于物体内部的粒子振动和电磁波的相互作用而产生的。
根据普朗克辐射定律,物体的辐射强度与其温度成正比。
这意味着热辐射能量的释放随着温度的升高而增加。
热辐射的频率分布也符合斯特藩—玻尔兹曼定律,即高温物体辐射的频率分布范围更广。
2. 黑体辐射的特性黑体辐射是一个理想的物理模型,它能够将吸收的所有辐射能量都完全发射出去。
根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律,黑体辐射能量与其表面积和温度的四次方成正比。
这意味着随着温度的升高,黑体辐射的能量释放迅速增加。
3. 热量释放的途径热辐射和黑体辐射物体通过不同的途径释放能量。
a. 热辐射:热辐射是通过电磁波的辐射传播来释放能量的。
热辐射光谱范围广泛,包括可见光、红外线和紫外线等。
通过辐射,热辐射物体将其内部的热能传递给周围的环境。
b. 黑体辐射:黑体辐射物体通过与周围环境的热交换来释放能量。
黑体辐射的能量释放主要通过热对流和热传导两个途径。
热对流是指物体与流动的流体之间的能量传递,例如空气中的热对流。
热传导是指物体之间通过直接接触而传递热能的过程。
4. 热量释放的应用与意义热辐射和黑体辐射物体通过热量释放能量在生活和工业中起着重要作用。
a. 热辐射:热辐射在热成像、医学诊断、能源转换和物体热处理等方面具有广泛应用。
例如,红外线热成像技术通过检测物体的热辐射图像来进行热态检测和诊断。
b. 黑体辐射:黑体辐射在热工学和热能利用中有重要作用。
例如,太阳光的能量主要来自太阳黑体辐射,人们利用太阳能进行光热发电和太阳能热水器等应用。
总结:热辐射与黑体辐射物体通过热量释放能量,其中热辐射通过辐射传播能量,而黑体辐射通过热对流和热传导途径释放能量。