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热源通过热辐射加热物体,使加热效率提高的主要手段不外乎,增强热源与物体间的辐射换热,削弱热源与不需要加热的物体间的换热。在第五章固体辐射换热计算概说中已提到过,影响固体辐射换热的主要因素有三个,即温度、辐射热物性及几何因素。
辐射换热量与热、冷源温度的4次方之差成正比,所以提高温差能比导热、对流换热提高相同温差时具有更大的强化换热的效果。但是,提高热源温度往往还有很多其他效应,例如:提高燃料炉炉温会对燃烧有影响,有可能改善燃烧条件使燃烧效率提高,也可能使燃料结渣,使燃烧或传热恶化;加热护炉温升高会使各种不需加热的物体,如炉墙、支架、炉底等的贮热增加,尤其是间歇运行的加热护,如炉墙等的热容量很大,贮热所耗的能最有时会超过总能量的1/3;炉温升高会使散热及漏热损失加大,等等。所以,热源温度的确定,要经过综合分析才能找出最佳值。
考虑辐射物性的影响时,最好热源与需要加热的物体都是黑体,发射率、吸收率都等于1,而不需要加热的物体都是白体,吸收率等于零。一般说来,辐射物性接近这种情况时辐射加热效率会大一些。
考虑几何因素的影响时,热源对需要加热物体的角系数越大越好,而热源与不需要加热物体间的角系数越小越好,这样,直接投射到需加热物体上的能量就多。很多辐射加热炉,如饼干烤炉、烘干炉等,热源与被加热物体离得很近,四周的间隙很小,使热源对被加热物体的角系数很大,对四周问隙的角系数很小。热辐射有方向性,有些辐射加热设备就利用了这一特性,例如医用、生活取暖用或某些烘干油漆用的红外辐射炉(或灯),辐射元件置于反
射率很大的抛物形罩的焦点处,辐射元件发出的红外线集中于某一方向上(有点类似手电筒),可直接照射到需加热之处,而不照射不需加热之处,井且不需挡墙,可减少贮热损失。但是,辐射的方向性会引起加热的不均匀性,例如形状复杂的被加热工件,表面的阴影部分将不能直接受到照射,从而引起工件受热不均匀。
采用热辐射原理进行绝热的措施有遮热板。根据此原理,将多层铝箔重益制成的铝济绝热材料可用于制冷、建筑、交通工其等行业中。
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