Спосіб інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об’єктів

Реферат: Винахід належить до способу інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об'єктів протяжними випромінюючими трубами з нанесенням на них покриттям. Спосіб може бути використано для рівномірного обігріву заводських цехів, складів, гаражіврозморожувачів та інших великих приміщень. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об'єктів, в якому в результаті нанесення покриття з різною випромінюючою здатністю по довжині кожної випромінюючої труби забезпечується рівномірність густини теплових потоків від труби по її довжині і за рахунок цього підтримується рівномірність обігріву по всій площі великого приміщення та спрощується здійснення способу. Реалізацію заявленого способу здійснюють наступним чином. Умовно розділяють випромінюючу трубу для опалення великих приміщень та нагріву об'єктів по довжині на n ділянок. Визначають середню температуру зовнішньої поверхні кожної ділянки і випромінювальну здатність кожної ділянки. Потім на основі безпосередніх вимірювань за допомогою терморадіометра визначають покриття з потрібною випромінювальною здатністю для цих ділянок. Як покриття може бути фарба на основі високотемпературного лаку з різними пігментами: алюмінієвою пудрою, сажею, суриком та іншими, або сумішшю різних пігментів. Також може бути покриття чистими металами: нікелем, хромом, цинком, сріблом, яке наносять електролізом, плазмовим способом, хімічним осадженням. Пропонований спосіб інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об'єктів протяжними випромінюючими трубами, всередину яких подають нагрітий UA 109093 C2 (12) UA 109093 C2 газовий теплоносій, характеризується простотою виконання, мінімальними капітальними витратами та відсутністю додаткових експлуатаційних витрат. UA 109093 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до способу інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об'єктів протяжними випромінюючими трубами з нанесенням на них покриттям. Спосіб може бути використано для рівномірного обігріву заводських цехів, складів, гаражіврозморожувачів та інших великих приміщень. Відомий спосіб радіаційного опалення великих приміщень [Dohle A. Dunkel strahlerund der Einflugder Bauart auf Wärme Technische Raumparameter// Gas Wärme International, 1998, № 2, р. 104-108]. Цей спосіб здійснюють за допомогою протяжних випромінюючих труб, що розташовані навпроти об'єктів, які потрібно обігрівати. Всередину труб подають нагрітий до 300-500 °C газовий теплоносій, яким можуть бути продукти спалювання природного, коксового, доменного і подібного газу або рідкого палива. Такі нагріті теплоносієм труби інфрачервоним випромінюванням нагрівають об'єкти, які розташовані навпроти них. Але у відомому способі газовий теплоносій, протікаючи вздовж протяжної труби, охолоджується і, як наслідок, температура стінки труби поступово знижується і зменшується пропорційно четвертого степеня від температури радіаційний тепловий потік. Тому вздовж труби нагрів об'єкту нерівномірний. Найближчим за технічною суттю до пропонованого технічного рішення є спосіб рівномірного 7 радіаційного опалення [Патент РФ № 2246663, MПК F23 D14/12, 2002]. За цим способом приміщення обігрівають за рахунок трубчастих модульних випромінювачів, які продувають гарячим теплоносієм (наприклад, продуктами спалювання газу). Кожен модуль підігрівають окремим пальником. Внаслідок процесів теплообміну з навколишнім середовищем гарячі гази, які протікають в модулі (трубі), на виході з нього мають нижчу температуру, ніж на вході. Тому кожний наступний модуль оснащено компенсаційним пальником з тепловою потужністю, достатньою для відновлення температури до такої величини, як на вході їх у перший модуль. Зазначений спосіб забезпечує рівномірність обігріву по довжині приміщення, але використання додаткових пальників для кожного блока, а також труб різного діаметра, робить його дорогим і складним в експлуатації. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об'єктів, в якому в результаті нанесення покриття з різною випромінюючою здатністю по довжині кожної випромінюючої труби забезпечується рівномірність густини теплових потоків від труби по її довжині і за рахунок цього підтримується рівномірність обігріву по всій площі великого приміщення та спрощується здійснення способу. Поставлена задача вирішена завдяки тому, що у способі інфрачервоного радіаційного опалення великих приміщень та нагріву об'єктів, що містить нагрів приміщення та об'єктів протяжними випромінюючими трубами, всередину яких подають нагрітий газовий теплоносій, згідно з винаходом, попередньо на зовнішню поверхню послідовних ділянок вздовж кожної труби наносять покриття з різною випромінювальною здатністю, причому випромінювальну здатність покриття кожної наступної ділянки, починаючи від входу теплоносія, збільшують згідно з формулою: εі=ε1·T1/Tі, де ε1 - випромінювальна здатність покриття першої ділянки; εі випромінювальна здатність покриття кожної наступної ділянки; Т 1 - середня температура поверхні першої ділянки, K; Tі - середня температура поверхні кожної наступної ділянки, K. Сукупність відмітних ознак дозволяє вирішити задачу тому, що здійснюється рівномірний обігрів великого приміщення або нагрів об'єкта за рахунок однакової густини радіаційних теплових потоків вздовж протяжних труб, в які подають нагрітий газовий теплоносій. Це досягається тим, що зменшення температури вздовж труб внаслідок охолодження теплоносія і залежним від температури в четвертому степені густини теплових потоків компенсується збільшенням випромінюючої здатності поверхні труб, на які нанесено такі покриття. У порівнянні з прототипом нанесення покриттів на труби значно зменшує капітальні витрати на додаткові пальники, спрощується система опалення, бо не потрібні труби різного діаметра, а також відсутні додаткові експлуатаційні витрати на компенсаційні пальники. Для визначення закономірності нанесення покриття на випромінюючі труби наведемо її розрахунок. Згідно з законом Стефана-Больцмана густина випромінювання першої ділянки труби зі сторони входу теплоносія буде: 4 2 q1=ε1·σ0·Т1 , Вт/м . (1) 55 Де ε1 - випромінювальна здатність (ступінь чорноти) першої ділянки;Т1 - середня температура поверхні першої ділянки труби, K; σ0 - стала Больцмана. Для другої, третьої і так далі qi, густина випромінювання: 1 UA 109093 C2 4 2 q2=ε2·σ0·Т2 , Вт/м , 4 2 q3=ε3·σ0·Т3 , Вт/м , …………………. 4 2 qі=εі·σ0·Ті , Вт/м . (2) (3) (4) Останньої qn: 4 2 qn=εn-σ0-Tn , Вт/м , 5 (5) де ε1, ε2, ε3,…, εі, …, εn - випромінювальна здатність першої, другої, третьої, …, і-тої і останньої n ділянок; T1, T2,T3,…, Ti, …, Tn - середня температура у градусах K тих же ділянок відповідно. Оскільки згідно з умовами: q1=q2=q3=…=qі=…=qn, (6) 10 то випромінювальна здатність поверхні другої ділянки: 4 4 (7) 4 (8) εi=ε1·Т1 /Тi . (9) ε2=ε1·Т1 /Т2 , третьої: 15 4 ε3=ε1·Т1 /Т3 , ………………. і-тої: 4 20 4 Останньої: 4 4 εn=ε1·Т1 /Тn . 25 30 35 40 45 (10) Враховуючи, що Т1>Т2>Т3>…>Ti>…>Tn, то із рівнянь (7)-(10) випливає наступна залежність: ε1