УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОСВЕННОГО НАГРЕВА ИЗЛУЧЕНИЕМ В ФОРМЕ ИЗЛУЧАЮЩЕГО КОРПУСА
DEVICE FOR INDIRECT HEATING BY RADIATION IN FORM OF RADIATING HOUSING

Изобретение относится к устройству для косвенного нагрева излучением в форме излучающего корпуса, имеющего две передние стенки и две боковые стенки и содержащего по меньшей мере один источник тепла.
Такое нагревательное устройство, основанное на использовании тепла, распространяемого излучением (далее сделана ссылка на тепло излучения), исходящего от излучающего элемента (в частности, изготовленного из металлического сплава или керамики), в частности, используется в печах для термической обработки, в которых обрабатываются изделия, обычно металлические изделия (такие как стержни, трубы, ленты), а также, например, изделия, изготовленные из других материалов, таких как керамика.
«Косвенный нагрев» означает, что нагрев выполняется не непосредственно между источником тепла (пламя в случае горения) и изделием, подлежащим обработке.
Документ FR 1,315,564 раскрывает один конкретный тип нагревательного устройства, имеющего эллиптическую форму, т.е. форму, состоящую из бесконечного числа дуг окружности, и которая может быть получена по существу как огибающая кривая семейства окружностей, диаметры которых представляют собой параллельные опорные хорды данной окружности. Эллипс представляет собой фактически замкнутую плоскую кривую, образованную точкой, перемещающейся так, что расстояние от неподвижной точки, отделенной на расстояние от неподвижной линии, представляет собой положительную постоянную меньше 1.
В общем печи для термической обработки содержат целую последовательность излучающих элементов, расположенных друг над другом и/или друг за другом в вертикальных и/или горизонтальных рядах. В общем изделия, подлежащие обработке, перемещаются вертикально и/или горизонтально напротив этих элементов и/или между этими элементами, из которых излучается тепло излучения. С этой целью каждый излучающий элемент содержит по меньшей мере один источник тепла, который может, например, принимать форму горелки, обеспеченной по меньшей мере одной форсункой горючего продукта, по меньшей мере одним впуском горючей среды и по меньшей мере одним выпуском газов сгорания так, что при обеспечении горючего продукта и горючей среды горелка развивает пламя в излучающем элементе, от которого тепло далее излучается к изделиям, подлежащим обработке.
Главным образом, излучающие элементы, используемые в настоящее время и известные в уровне техники, состоят излучающих труб, которые имеют различные формы. Например, первый тип излучающей трубы представляет собой «W»-образную трубу, которая состоит из четырех участков с круглым сечением, а второй тип излучающей трубы представляет собой тип в виде «двойной P», который состоит из трех участков с по существу круглыми полыми сечениями. Однако предложены другие формы излучающих элементов, например, излучающие кассеты (см. ниже).
В процессах термической обработки, выполняемых путем непрерывного или периодического перемещения изделий (например, металлических лент) перед излучающими элементами, расположенными в печи, передача тепла зависит от общей площади теплоизлучающей поверхности (т.е. всех площадей поверхностей излучающих элементов, из которых излучается тепло), коэффициента видимости (или коэффициента формы) и разницы температур (которая характеризуется законом Стефана Больцмана о переносе излучения) между излучающими поверхностями и изделием, подлежащим обработке.
Следует отметить, что по существу коэффициент видимости или коэффициент формы позволяет определение доли общего потока (тепла), излучаемого первой поверхностью (S1) и поступающего на вторую поверхность (S2). На практике, общая теплоизлучающая поверхность образована последовательностью параллельных труб, в общем расположенных поперечно относительно направления перемещения изделия, в случае перемещения.
Эти трубы, установленные в соответствии с практикой в печи в вертикальных и/или горизонтальных рядах, излучают тепло к изделию, но в то же время из-за их положения друг за другом и/или положения друг над другом те же излучающие трубы излучают друг на друга (взаимные излучения). Более того, значительные площади поверхностей последовательных излучающих труб обращены друг к другу, поверхность данного излучающего элемента перекрывает излучение от другой данной последовательной излучающей трубы, что не позволяет обеспечение оптимального нагрева изделия, а приводит к взаимному перегреву труб, которые в некоторых сценариях передают тепло друг другу излучением.
С одной стороны, это приводит к ограничению передачи тепла к изделию, подлежащему обработке, так как предотвращается передача значительного количества тепла к последнему. Более того, когда два излучающих элемента/трубы, известные в уровне техники, следуют друг за другом (расположены друг за другом или друг над другом), они «мешают» друг другу, и наблюдается потеря эффективной площади излучающей поверхности для каждого из этих излучающих элементов/труб. Обычно это явление взаимного излучения вызывает потерю нагревательной способности последовательных излучающих элементов/труб, т.е. труб, расположенных друг за другом или друг над другом.
С другой стороны, формы, в настоящее время известные для излучающих труб известного уровня техники, способствуют созданию температурного градиента вдоль излучающих труб, этот температурный градиент, в частности, имеет значительное влияние на долговечность излучающих труб.
В сущности, на практике при использовании таких излучающих элементов в форме труб в связи с этим возникают некоторые существенные проблемы, в частности, включающие наличие температурного градиента вдоль труб, а также явление взаимного излучения между последовательными трубами, которое отвечает за потерю нагревательной способности изделия, подлежащего обработке, каждой из труб. Эта потеря нагревательной способности связана с наличием множества излучающих труб в печах и небольшим свободным пространством между последними. Более того, должно иметься достаточно труб для достижения достаточной нагревательной способности, но большое количество труб усиливает явление взаимного излучения. Это приводит к ухудшению коэффициента формы (или коэффициента видимости) к изделию, подлежащему обработке (ленте и т.д.), который, таким образом, становится не оптимальным для нагрева излучением. Более того, при использовании излучающих элементов, известных в уровне техники, доля излучения, излучаемого элементом/трубой и перекрываемого поверхностью другого элемента/трубы, является существенной, что приводит к низкому значению коэффициента видимости к изделию, подлежащему обработке, и высокому значению коэффициента видимости между излучающими элементами (трубами или кассетами).
Хотя максимально большой коэффициент видимости желателен между излучающими элементами (трубами или корпусами) и элементом, подлежащим обработке, наоборот, минимальный коэффициент видимости желателен между излучающими элементами (трубами или корпусами), следующими друг за другом.
Для того чтобы попытаться устранить эти недостатки, документ EP 1,203,921 предлагает устройство для косвенного нагрева излучением в форме излучающей кассеты, имеющей форму параллелепипеда. Конкретнее, эта кассета содержит канал сгорания, один конец которого соединен с горелкой, обеспечиваемой горючим продуктом и горючей средой через по меньшей мере две форсунки, другой конец канала открыт, чтобы позволять циркуляцию газов сгорания. Высвобождение этих газов сгорания обеспечивается через выпуск газов сгорания, находящийся на поверхности излучающей кассеты. При использовании такого нагревательного устройства согласно документу EP 1,203,921 пламя развивается в туннеле сгорания, который излучает тепло к стенкам в форме параллелепипеда, образованным кассетой, в свою очередь, эти стенки далее излучают тепло к изделиям, подлежащим обработке.
Более того, хотя этот документ описывает нагревательное устройство, имеющее увеличенные уровни производительности, обеспечивающие однородность температур излучающих стенок кассеты, и улучшенный коэффициент видимости, тем не менее, остается факт, что значительное взаимное излучение между верхними и нижними поверхностями двух последовательных кассет в форме параллелепипеда, представляет проблему, как в случае с традиционными излучающими трубами.
Изобретение направлено на решение по меньшей мере этой проблемы, оставшейся в известном уровне техники, путем обеспечения нагревательного устройства, которое будет высокопроизводительным, т.е. имеющим оптимизированный коэффициент видимости между излучающими корпусами и элементами, подлежащими обработке (здесь оптимизация заключается в увеличение этого коэффициента видимости), и между последовательными излучающими корпусами (здесь оптимизация заключается в уменьшении этого коэффициента видимости), и которое позволит значительное снижение взаимного излучения, по существу наблюдаемого на стенках двух последовательных излучающих элементов (труб или корпусов), например, расположенных друг над другом в печи для термической обработки. Более того, изобретение также направлено на обеспечение нагревательного устройства, позволяющего повышение однородности температур излучающих стенок для того, чтобы обеспечивать однородный нагрев элементов, подлежащих обработке.
Для решения этой проблемы согласно изобретению обеспечено нагревательное устройство, как обозначено выше, отличающееся тем, что указанный излучающий корпус имеет передние стенки, соединенные друг с другом так, что корпус имеет в поперечном сечении линзовидную форму, имеющую хорду C.
Для окружности понятие хорды определено как сегмент, который соединяет две точки окружности, причем хорда, которая проходит через центр окружности, является диаметром. По аналогии для линзовидной формы в контексте изобретения следует понимать, что хорда C представляет собой сегмент, который продольно делит линзовидную форму на две части, как проиллюстрировано в качестве примера в поперечном сечении на Фигуре 3.
Выражение «корпус имеет в поперечном сечении линзовидную форму» означает в контексте настоящего изобретения, что излучающий корпус, содержит передние стенки, которые соединены друг с другом по меньшей мере на одном конце хорды C линзовидной формы, образуя ребро или небольшую плоскость, а не плоскую поверхность, как было бы в случае, если корпус имел форму параллелепипеда, или непрерывную криволинейную поверхность, как было бы в случае, если корпус имел эллиптическую форму.
В контексте настоящего изобретения ребро, образованное в месте, где передние стенки излучающего корпуса, сходятся (т.е. по меньшей мере на одном конце хорды C линзовидной формы), может иметь размер сварного шва, который может быть относительно широким в некоторых случаях.
В контексте настоящего изобретения передние стенки могут иметь в поперечном сечении по меньшей мере одну криволинейную часть, которая может предшествовать или следовать за одной или несколькими другими частями (гранями), которые являются прямолинейными или криволинейными, причем последовательность всех этих частей образует по существу и в общем линзовидную переднюю стенку. Согласно изобретению обеспечено, что передние стенки могут быть образованы только из криволинейных элементов (частей) или только из прямолинейных элементов (частей или граней).
В контексте настоящего изобретения в поперечном сечении линзовидная форма, в отличие, например, от эллиптической формы, представляет собой прерывистую форму, т.е. форму, имеющую по меньшей мере один «угловой разрыв», например, образующий угловой конец, например, в виде пересечения или вершины. В связи с этим, разумеется, она не предполагает, в отличие от эллиптической формы, которая раскрыта в документе FR 1,315,564, непрерывную форму, состоящую из бесконечного числа дуг окружности, и не может быть получена по существу как огибающая кривая семейства окружностей, диаметры которых представляют собой параллельные опорные хорды данной окружности. Также она не предполагает замкнутую плоскую кривую, образованную точкой, перемещающейся так, что расстояние от неподвижной точки, отделенной на расстояние от неподвижной линии, представляет собой положительную постоянную меньше 1.
«Источник тепла» относится в контексте настоящего изобретения к любому элементу или любому устройству, позволяющему поступление тепла в пределах излучающего корпуса. В качестве примера источник тепла может быть выполнен в форме по меньшей мере одной горелки, обеспеченной по меньшей мере одной форсункой горючего продукта, по меньшей мере одним впуском горючей среды и по меньшей мере одним выпуском газов сгорания. Источник тепла согласно изобретению также может быть в форме электрического сопротивления или любой другой форме.
В контексте настоящего изобретения определено, что такой излучающий корпус, имеющий линзовидную форму в поперечном сечении, позволяет значительно уменьшать взаимное излучение между двумя последовательными корпусами и оптимизировать коэффициент видимости не только между одним или более излучающими элементами (корпусами) и одним или более элементами, подлежащими обработке (увеличение значения коэффициента видимости), но и между последовательными излучающими элементами (корпусами) (уменьшение значения коэффициента видимости).
Согласно изобретению доля излучения, излучаемого каждым из корпусов и перекрываемого изделием, подлежащим обработке, оптимизируется и увеличивается относительно устройств известного уровня техники (увеличенное значение коэффициента видимости) с одновременным уменьшением значения коэффициента видимости между двумя последовательными корпусами. Это, в частности, неожиданно, так как очевидно, что идеальная форма излучающего элемента будет узкой плоской поверхностью, параллельной изделию, подлежащему обработке. Более того, такая плоская и непрерывная поверхность излучающего элемента будет позволять обеспечение оптимальной передачи тепла излучением к другой поверхности, которая будет параллельна или по меньшей мере расположена напротив. Тем не менее, нагревательное устройство согласно изобретению принимает форму излучающего корпуса, передние стенки которого сходятся так, что корпус имеет линзовидную форму в поперечном сечении. Более того, корпус согласно изобретению имеет по существу выпуклые передние стенки, которые сходятся по меньшей мере на одном конце хорды C линзовидной формы, образуя ребро: передние стенки не сходятся вместе, образуя плоскую поверхность (как было бы в случае излучающего корпуса в форме параллелепипеда), и не сходятся вместе, образуя кривую (как было бы в случае излучающего элемента, имеющего эллиптическую форму), а образуют ребро или небольшую плоскость.
Более того, в контексте настоящего изобретения показано, что нагревательное устройство согласно изобретению имеет увеличенные уровни производительности, обеспечивая однородность температуры излучающих стенок излучающего корпуса, при этом уменьшая мощность на кубический метр объема относительно традиционных излучающих труб, описанных выше, а также относительно излучающей кассеты, описанной в документе EP 1,203,921.
Предпочтительно согласно изобретению излучающий корпус имеет двояковыпуклую линзовидную форму. В контексте настоящего изобретения определено, что такая двояковыпуклая линзовидная форма лучше подходит излучательным характеристикам оптимального излучающего элемента, который будет представлять собой узкую непрерывную плоскую излучающую поверхность.
В этом смысле предпочтительно передние стенки нагревательного устройства согласно изобретению сходятся по меньшей мере на одном конце хорды C линзовидной формы, при этом, например, образуя ребро или небольшую плоскость, в этом месте. Как обозначено выше, такое соединение передних стенок определено в контексте настоящего изобретения, как лучше всего подходящее излучательным характеристикам оптимального излучающего элемента, который будет представлять собой узкую непрерывную плоскую излучающую поверхность. Фактически определено, что такое соединение, придающее двояковыпуклую линзовидную форму нагревательному устройству в форме излучающего корпуса, соответствует и уменьшению взаимного излучения между последовательными корпусами, и обеспечению оптимального нагрева изделий, подлежащих обработке. Этот оптимальный нагрев изделий, подлежащих обработке, и это уменьшение взаимного излучения между последовательными корпусами достигается путем оптимизации значений коэффициентов видимости не только между излучающим элементом (корпусом) и элементом, подлежащим обработке, но и между последовательными излучающими элементами (корпусами).
Предпочтительно указанная линзовидная форма в поперечном сечении корпуса согласно изобретению имеет главный радиус R кривизны такой, что отношение между этим главным радиусом R кривизны и шагом P, определенным между двумя центрами двух последовательных корпусов, составляет более 0,5. Согласно изобретению определено, что такое отношение больше 0,5 между этим главным радиусом R кривизны и шагом P, определенным между двумя последовательными корпусами, достаточно для того, чтобы обеспечивать оптимальный нагрев излучением, т.е. для того, чтобы получать достаточный коэффициент видимости и между излучающим элементом (корпусом) и элементом, подлежащим обработке, и между последовательными излучающими элементами (корпусами), это отражается в значительном уменьшении взаимного излучения между двумя последовательными корпусами.
Предпочтительно, нагревательное устройство согласно изобретению содержит по меньшей мере один внутренний элемент для направления газовых потоков и/или для придания жесткости.
В одном варианте выполнения согласно изобретению указанный по меньшей мере один внутренний элемент принимает форму пластины и/или конструкции, причем любая другая форма и/или конструкция этих внутренних элементов, которые могут быть подходящими, покрывается настоящим изобретением. В случае подачи тепла путем сгорания наличие по меньшей мере одного внутреннего элемента, либо в форме пластины, либо в другой форме, позволяет направление потока газа в результате сгорания, если он выполнен с возможностью образования частичного или полного отделения между пламенем и частью(ями), смежной(ыми) области пламени корпуса. Такой элемент также позволяет распространение сгорания в смежном(ых) канале(ах) и/или придает жесткость и поддержку системе, включая стенки излучающего корпуса. Этот элемент также может позволять управление деформацией нагревательного устройства. Согласно изобретению конструкция может представлять собой простую конструкцию, такую как стержень.
Предпочтительно передние стенки нагревательного устройства согласно изобретению могут быть профилированы гофрами любой формы или изгибами любой формы для того, чтобы увеличивать поверхность обмена нагревательного устройства согласно изобретению.
Предпочтительно в случае источника тепла сгорания нагревательное устройство согласно изобретению содержит внутренний и/или внешний рекуператор тепла.
Предпочтительно внутренний или внешний рекуператор тепла нагревательного устройства согласно изобретению представляет собой регенеративный теплообменник. Предпочтительно обеспечение такого регенеративного теплообменника, который позволяет лучший нагрев горючих продуктов и/или горючей среды так, чтобы оптимизировать производительность сгорания, осуществляемого в корпусе.
Другие варианты выполнения нагревательного устройства согласно изобретению указаны в приложенной формуле изобретения.
Изобретение также относится к печи для термической обработки изделий, в частности, для обработки стержней, труб, лент или частей, в общем изготовленных из металла или любого другого материала, в частности, такого как керамика, причем указанная печь содержит по меньшей мере одно нагревательное устройство согласно изобретению.
Другие варианты выполнения печи согласно изобретению указаны в приложенной формуле изобретения.
Изобретение также относится к использованию нагревательного устройства согласно изобретению для обработки стержней, труб, лент или в общем металлических частей или частей, изготовленных из любого другого материала, в частности, такого как керамика.
Другие формы использования нагревательного устройства согласно изобретению указаны в приложенной формуле изобретения.
Другие признаки, детали и преимущества изобретения станут очевидны из следующего далее описания, обеспеченного неограничивающим образом и со ссылкой на приложенные чертежи.
Фигура 1 представляет собой схематическую иллюстрацию в перспективе нагревательного устройства согласно изобретению.
Фигура 2 представляет собой схематический вид спереди нагревательного устройства согласно изобретению.
Фигура 3 представляет собой схематический вид в поперечном сечении вдоль оси III-III (которая проиллюстрирована на Фигуре 2) нагревательного устройства согласно изобретению.
Фигура 4 представляет собой схематическую иллюстрацию одной конкретной печи, содержащей нагревательные устройства согласно изобретению.
Фигура 5 представляет собой схематическую иллюстрацию двух нагревательных устройств согласно изобретению, которые расположены друг над другом, как, например, в случае печи согласно изобретению (как печь, показанная на Фигуре 4).
Фигура 6 представляет собой схематическую иллюстрацию другого нагревательного устройства согласно изобретению.
На фигурах идентичные или подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Фигура 1 показывает вид в перспективе нагревательного устройства 1 согласно изобретению. Как проиллюстрировано, нагревательное устройство 1 принимает форму корпуса с линзовидной (двояковыпуклой) формой в его поперечном сечении. Этот корпус состоит из двух по существу выпуклых передних стенок 2, сходящихся в их верхней части и их нижней части, т.е. на каждом из концов хорды C линзовидной формы, образуя ребро 3, 3' в этом месте. Место 4 для источника тепла проходит через боковую стенку 5 нагревательного устройства 1, а вторая боковая стенка (не видна) закрывает конец корпуса, противоположный боковой стенке 5, принимающей место 4 для источника тепла. Эта вторая боковая стенка соединяется с креплением и/или крепежным средством 6 корпуса при размещении его в печи.
Фигура 2 представляет собой вид сбоку, показывающий те же элементы, которые проиллюстрированы на Фигуре 1, причем внутренние элементы 7 для направления потока газ и/или усиления показаны в форме пластин.
Фигура 3 представляет собой вид в поперечном сечении вдоль оси III-III (которая проиллюстрирована на Фигуре 2) нагревательного устройства 1, принимающего форму корпуса, который является линзовидным в его поперечном сечении, причем эта линзовидная форма имеет стрелу F прогиба и хорду C. Этот корпус состоит из двух по существу выпуклых передних стенок 2, сходящихся в их верхней части и их нижней части, т.е. на каждом из концов хорды C линзовидной формы, образуя ребро 3, 3' в этом месте. Нагревательное устройство 1 принимает место 4 для источника тепла, причем указанное место 4 имеет круглое сечение в проиллюстрированном варианте выполнения.
При работе, когда горелка, находящаяся в месте 4, обеспечивается горючим продуктом и горючей средой, пламя развивается в нагревательном устройстве 1, т.е. в корпусе, по центру согласно проиллюстрированному варианту выполнения. Когда имеются внутренние элементы 7 для направления потока газа и/или для усиления, они также образуют экран между этим центральным пламенем и частями, смежными центру корпуса, и позволяют направления потока газа, связанного со сгоранием.
Фигура 4 представляет собой схематическую иллюстрацию одной конкретной печи 8, содержащей множество нагревательных устройств 1, 1' согласно изобретению. Согласно проиллюстрированному варианту выполнения металлическая лента 9 перемещается в печи, будучи приводимой в движение поддерживающими и транспортировочными роликами 10. Лента 9 далее нагревается на обеих ее поверхностях каждым из нагревательных устройств 1, 1', проходя перед передними поверхностями 2, 2' последних. За счет двояковыпуклой линзовидной формы нагревательного устройства 1, 1' согласно изобретению металлическая лента 9 подвергается однородному нагреву вдоль всего ее перемещения в печи 8, причем взаимное излучение между последовательными корпусами 1, 1' значительно уменьшено. Эта двояковыпуклая линзовидная форма нагревательных устройств согласно изобретению позволяет, как указано выше, оптимизировать значения коэффициентов видимости между излучающими элементами (корпусами) и элементом, подлежащим обработке, а также между последовательными излучающими элементами (корпусами).
Фигура 5 представляет собой схематическую иллюстрацию двух нагревательных устройств 1, 1', которые расположены друг над другом, как, например, корпус в печи 8 согласно изобретению. Как может быть видно, когда два последовательных корпуса 1, 1' согласно изобретению расположены друг над другом, только ребра 3, 3' обращены друг к другу, что значительно уменьшает взаимные излучения между этими корпусами 1, 1' и оптимизирует коэффициенты видимости каждого из нагревательных устройств 1, 1' согласно изобретению.
Более того, согласно изобретению определено, что предпочтительно корпус 1, 1' имеет в поперечном сечении форму линзы (линзовидную форму), главный радиус R кривизны которой является таким, что отношение между этим главным радиусом R кривизны и шагом P, определенным между двумя последовательными корпусами 1, 1', больше 0,5.
1
1
1
2
2
2
Фигура 6 представляет собой схематическую иллюстрацию другого нагревательного устройства согласно изобретению, имеющего линзовидную форму в контексте изобретения, так как корпус 1 имеет передние стенки, каждая из которых состоит из трех граней f', f'', f'''/f', f'', f''', причем эти стенки сходятся так, что корпус имеет в поперечном сечении линзовидную форму согласно изобретению, имеющую хорду C. Конкретнее, передние стенки сходятся на каждом из концов хорды C корпуса 1, как показано на фигуре 6, образуя ребро (3, 3') в этом месте. Это позволяет значительно уменьшать взаимные излучения между корпусами и оптимизировать коэффициенты видимости нагревательного устройства согласно изобретению. Разумеется, нагревательное устройство, показанное на Фигуре 6, представляет собой только иллюстрацию, и другое нагревательное устройство согласно изобретению может иметь большее количество граней, в общем образующих переднюю стенку с линзовидной формой в поперечном сечении согласно изобретению.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: сравнение мощности на кубический метр объема пространства сгорания для различных типов излучающих элементов.
Сравнения выполнены для того, чтобы определить мощность на кубический метр объема и квадратный метр проходного сечения пламени нагревательного устройства согласно изобретению относительно традиционных излучающих труб, описанных выше, а также относительно излучающей кассеты, описанной в документе EP 1,203,921. Полученные результаты показаны в таблице ниже.
Форма излучающего элемента
Мощность горелки<sup>1</sup>
Пространство сгорания
Поверхностная плотность мощности
Плотность мощности
Диаметр/Размер
Сечение
Объем
[кВ]
[мм]
[м²]
[м³]
[кВ/м²]
[кВ/м³]
4 участка (W)
174
203
0,0324
0,243
5,370
716
3 участка (двойная P)
140
247
0,0479
0,203
2,923
690
Кассета согласно EP 1,203,921
130
104×740
0,0770
0,139
1,690
935
Линзовидная
174
350²
0,0962
0,598
1,808
290
<sup>1</sup> потребляемая мощность
<sup>2</sup> эквивалентный диаметр в центре линзовидного корпуса
Как можно увидеть, при использовании корпуса, имеющего двояковыпуклую линзовидную форму в ее поперечном сечении согласно изобретению, мощность на кубический метр объема области сгорания значительно уменьшена относительно мощности, наблюдаемой при использовании излучающих труб и излучающей кассеты известного уровня техники. Это приводит к значительному повышению однородности температуры пламени и в связи с этим излучающих стенок. Таким образом, достигнут нагрев значительно более однородным излучением при использовании нагревательного устройства согласно настоящему изобретению.
Пример 2: Сравнения значений коэффициентов видимости для излучающих корпусов с линзовидной формой и эллиптической формой.
Сравнения выполнены для того, чтобы определить значения коэффициентов видимости для излучающих корпусов с линзовидной формой или эллиптической формой, имеющих либо одинаковый периметр, либо одинаковую площадь поверхности. Для выполнения этих сравнений в каждом из корпусов расстояние (шаг) между двумя линзовидными корпусами или между двумя последовательными эллиптическими корпусами установлено на значение 1444 мм (смотри таблицу ниже).
Как отмечено выше, чтобы иметь возможность сравнения вычисленных значений коэффициентов видимости, было рассмотрено следующее:
эллиптический излучающий корпус, периметр которого в поперечном сечении идентичен периметру данного линзовидного корпуса, и
эллиптический излучающий корпус, площадь поверхности которого в поперечном сечении идентична периметру данного линзовидного корпуса.
Значения коэффициентов видимости вычислены с использованием метода натянутых нитей, хорошо известного специалистам в области техники.
Нижеприведенная таблица показывает результаты, полученные вычислением:
Линзовидный излучающий корпус
Эллиптический излучающий корпус: периметр в поперечном сечении идентичен периметру линзовидного излучающего корпуса
Эллиптический излучающий корпус: площадь поверхности в поперечном сечении идентична площади поверхности линзовидного излучающего корпуса
Стрела прогиба: 177 мм
Малая полуось: 177 мм
Малая полуось: 177 мм
Хорда: 1303 мм
Большая полуось: 636,7 мм
Большая полуось: 561 мм
Вертикаль (шаг): 1440 мм
Вертикаль (шаг): 1440 мм
Вертикаль (шаг): 1440 мм
Площадь поверхности: 312,001 мм²
Площадь поверхности: 354,023 мм²
Площадь поверхности: 312,001 мм²
Полупериметр: 1366,2 мм
Полупериметр: 1366,2 мм
Полупериметр: 1239,3 мм
Коэффициент видимости между корпусами: 0,0384
Коэффициент видимости между корпусами: 0,0478
Коэффициент видимости между корпусами: 0,0419
Как может быть видно из этих сравнений, для одинакового расстояния между последовательными излучающими корпусами (1440 мм), имеющими одинаковый периметр (2732,4 мм) или одинаковую площадь поверхности (312,001 мм²), меньшее значение коэффициента видимости между последовательными излучающими корпусами (0,0384) наблюдается для излучающих корпусов с линзовидной формой согласно изобретению по сравнению с эллиптическими излучающими корпусами (коэффициент видимости 0,0478 для такого же периметра, как периметр линзовидного корпуса, и коэффициент видимости 0,0419 для такой же площади поверхности, как площадь поверхности линзовидного корпуса).
Оптимизированный коэффициент видимости (формы) в связи с этим получен при использовании нагревательного устройства согласно изобретению, который позволяет значительное уменьшение взаимного излучения между последовательными корпусами. Вследствие этого при использовании линзовидного излучающего корпуса согласно изобретению коэффициент видимости между последовательными излучающими элементами (излучающими корпусами) оптимизирован, когда этот коэффициент видимости должен быть фактически минимизирован, т.е. когда общий тепловой поток, излучаемый из поверхности (S1) первого излучающего корпуса и поступающий на поверхность (S2) второго излучающего корпуса, должен быть минимизирован.
Понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено описанными выше вариантами выполнения, и что изменения могут быть выполнены в нем, не выходя за пределы объема охраны приложенной формулы изобретения.