Кирпичные стенки выпускают совсем мало тепла. Но для металлических печей такой тепловой поток очень мал, поскольку металлические стенки топливника выделяют обычно до (40-60) кВт/м2. А вот при скоростях продува трубы воздухом 5 м/сек (36 м3/час через каждую трубу внутренним диаметром 50 мм) тепловой поток возрастает до 25 кВт/м2, хотя температура стенки снижается при этом незначительно (до 700°С). Ясно, что постоянная эксплуатация печи со столь высокими температурами труб 17 связана с прогарами, а поэтому мощность печей с жаровыми трубами 17 специально ограничивается.

Всё это означает, что экранирование от лучистых потоков может мыслиться не только снаружи печи, но изнутри печи. Однако при этом возникают проблемы отвода тепла от экранов и они перегреваются, отдавая в конце концов энергию только в виде излучения на внешние стенки. Тем не менее, такие внутренние экраны способны перераспределять лучистые потоки внутри печи, направляя их в большем количестве на дрова, стенки контейнера каменки или бака с водой (поз. 16 на рис. 117).

В то же время обычные стенки топливников 3 являются очень эффективными нагревателями воздуха. Так, при лучистом нагреве стенок 23 и лучистом же охлаждении их 24 (рис. 157л) тепловой поток составит 40 кВт/м2 при температуре стенки 600°С. Конвективно-кондуктивная теплопередача от дымовых газов к стенкам, имеющим столь высокую температуру, очень низка. Но если чисто гипотетически предположить, что тепловое излучение в природе совсем не существует, то тепловой баланс стенки топливника металлической печи складывался бы из притока тепла кондуктивно-конвек-тивными механизмами (пунктирные прямые на рис. 157м для скоростей принудительного движения газа 0,5 и 15 м/сек) и оттока тепла теми же кон-дуктивно-конвективными механизмами (сплошные прямые для тех же скоростей движения воздуха). Точки пересечения пунктирных и сплошных прямых на рис. 157м показывают, что характерные температуры топливников составляли бы 400°С, причём уровни передачи тепла увеличиваются с 4 кВт/м2 при нулевой скорости принудительного обдува (при свободной конвекции) до 40 кВт/м2 при ураганном обдуве 15 м/сек. Ясно, что в действительности при 400°С явления лучистого переноса изменяет всю гипотетически рассмотренную выше картину теплообмена.

Таким образом, главным правилом конструирования мощных («пламенных» в отличие от «тлеющих») металлических печей является обеспечение беспрепятственного доступа лучистого тепла от углей и пламени на поверхности теплосъёмных элементов (в том числе и на внутренние поверхности топливника и контейнера для камней), эффективно охлаждаемые лучистым образом и/или водой и/или иным холодным высокотеплопроводным веществом (кирпичом, каменными засыпками и т. п.), но ни в коем случае только ультранизкотеплопроводным воздухом (даже холодным и быстро движущимся). Охлаждение внешних стенок топливников воздухом может быть только дополнительным средством теплосъёма. Иными словами, при анализе любых видов печей прежде всего надо отслеживать, куда и как перераспределяется лучистое тепло.

Нарушения этого правила встречаются часто, конечно, с благими намерениями, а значит специально, но с неправильной осознанностью. Так, например, применяя колосниковую решётку, обеспечивают (при большом количестве углей) недостаток кислорода для горения дров и вследствие этого получают жёлтое высокое пламя. При этом разумно располагают ввод вторичного воздуха у хайла (входа в трубу) так,

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8