Радиационные трубы

Различные виды термической и термохимической обра­ботки требуют применения муфелирования — отделения продуктов сгорания от нагреваемого металла. Одним из методов муфелирования является муфелирование пламени, для чего применяются радиационные трубы, в которых про­изводится сжигание топлива. Радиационные трубы выпол­няют из жаростойких хромоникелевых сталей (18 – 25% Cr, 13 – 25% Ni). Такие трубы могут достаточно надежно работать при температуре поверхности примерно 1273 К; их устанавливают на печах с температурой нагрева металла 1173 – 1193 К. Для обеспечения эффективной работы радиа­ционных труб необходимо стремиться к достижению макси­мально возможного теплонапряжения поверхности трубы, т.е. количества тепла, отдаваемого 1 м² поверхности трубы в единицу времени.

Радиационные трубы бывают одно- и многоветьевые. Конструкции наиболее распространенных труб приведены на рис. 62.

В радиационных трубах обычно применяют горелки ти­па «труба в трубе», позволяющие легко регулировать длину пламени по длине трубы, чем обеспечивается равномерный нагрев ее поверхности.

В радиационных трубах применяют рекуператоры для подогрева воздуха (см. рис. 62), представляющие собой ребристый радиатор из жароупорного чугуна, внутри кото­рого расположена стальная труба. Воздух поступает через центральную трубку, проходит по кольцевой щели между центральной трубкой и внутренней поверхностью радиатора и через соединительный патрубок направляется в горелку. Продукты сгорания омывают радиатор снаружи.

Все трубы, представленные на рис. 60, предназначены для работы на природном газе. Характеристика этих труб приведена в табл. 10.

Теплонапряжение поверхности радиационных труб мо­жет быть определено по выражению, Вт/м²

,

где Т _ти Т _м — температура поверхности трубы и средняя температура поверхности металла в камере нагрева, К.

Температуру поверхности металла труб выбирают на 50 – 100° выше температуры нагрева металла.

Приведенный коэффициент излучения определяется в соответствии с применяемой схемой теплообмена. Обычно радиационные трубы применяют при нагреве листов и лент. Характеристика системы для этого случая приведена на рис. 63. Коэффициент С _пр может быть определен по выра­жениям, Вт/(м²× К⁴):

при одностороннем расположении радиационных труб

;

при двустороннем расположении радиационных труб

,

где С ₀ — коэффициент лучеис­пускания абсолютно черного тела, Вт/(м²× К⁴);

e₁ и e₂ — сте­пень черноты поверхности ра­диационных труб и нагревае­мого материала;

;

,

где и — угловые коэффициенты передачи излуче­ния с металла на трубу и с трубы на металл с учетом отра­женного излучения кладки (см. рис. 63);

— то же, с метал­ла на трубу (см. рис. 63);

S — расстояния между осями труб (шаг труб), м;

D — наружный диаметр трубы, м.

Достаточно надежных данных по e₁ и e₂ пока нет, поэтому обычно при термообработке в защитной атмосфере приближенно принимают e₁ = 0, 75 и e₂ = 0, 5.