第三章 典型有效用能技術(shù)分析

1、 云南師范大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院蘭青內(nèi)容簡要內(nèi)容簡要 本章結(jié)合目前常用的有效用能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況，系統(tǒng)全面的介紹了遠紅外輻射加熱技術(shù)、微波與超聲波加熱技術(shù)、隔熱保溫與蓄能技術(shù)、高效低污染燃燒技術(shù)、余熱利用技術(shù)和磁場節(jié)能技術(shù)。并對上述有效用能技術(shù)的工作原理、工作過程及有效用能環(huán)節(jié)進行了詳細的闡述。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)一、遠紅外輻射加熱原理一、遠紅外輻射加熱原理 物質(zhì)具有不停地向外發(fā)射各種波長電磁波的特性。波長物質(zhì)具有不停地向外發(fā)射各種波長電磁波的特性。波長在在0.761000m范圍內(nèi)的電磁波稱為紅外線。紅外線具有熱范圍內(nèi)的電磁波稱為紅外線。紅外線具有熱效應(yīng)，即當(dāng)物體吸收了外來的紅外線時，要

2、促使物體內(nèi)部微效應(yīng)，即當(dāng)物體吸收了外來的紅外線時，要促使物體內(nèi)部微觀粒子加速運動，特別是要加速分子的振動與轉(zhuǎn)動，增加了觀粒子加速運動，特別是要加速分子的振動與轉(zhuǎn)動，增加了物體的內(nèi)能（物體的內(nèi)能（熱能熱能）。也就是把外來的紅外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊帷Ｒ簿褪前淹鈦淼募t外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使物體的溫度升高。實用上把紅外線按波長能，使物體的溫度升高。實用上把紅外線按波長范圍范圍分為近分為近紅外、中紅外、遠紅外與極遠紅外等區(qū)。各區(qū)的波長范圍對紅外、中紅外、遠紅外與極遠紅外等區(qū)。各區(qū)的波長范圍對不同的學(xué)科也不相同。不同的學(xué)科也不相同。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件 輻射器件主要由熱

3、源、基體與涂料三部分組成。熱源用輻射器件主要由熱源、基體與涂料三部分組成。熱源用于對輻射器加熱升溫，達到要求的輻射溫度。它可以是電能；于對輻射器加熱升溫，達到要求的輻射溫度。它可以是電能；氣體、液體與固體燃料燃燒產(chǎn)生的燃氣及水蒸氣。基體是輻氣體、液體與固體燃料燃燒產(chǎn)生的燃氣及水蒸氣?；w是輻射器的機體。有金屬射器的機體。有金屬(如鋼板、鋼管、鋁管等如鋼板、鋼管、鋁管等)和非金屬和非金屬(如搪如搪瓷、陶瓷、碳化硅管板等瓷、陶瓷、碳化硅管板等)兩種。涂料是用以增強輻射器輻射兩種。涂料是用以增強輻射器輻射能力的物質(zhì)，噴涂在輻射器基體表面上。因為物體的輻射能能力的物質(zhì)，噴涂在輻射器基體表面上。因為物體

4、的輻射能力取決于物體的本性，其表面狀況、溫度與輻射波長。根據(jù)力取決于物體的本性，其表面狀況、溫度與輻射波長。根據(jù)斯蒂芬斯蒂芬-波爾茲曼定律與克希荷夫定律，物體的輻射力為：波爾茲曼定律與克希荷夫定律，物體的輻射力為：)/(24mWTEb第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型輻射器件按供熱方式分，有直熱式與旁熱式輻射器件按供熱方式分，有直熱式與旁熱式。直熱式只能由直熱式只能由電熱元件加熱。它既是發(fā)熱元件，又是輻射元件。如電阻帶電熱元件加熱。它既是發(fā)熱元件，又是輻射元件。如電阻帶式輻射器式輻射器( (圖圖3 3-1) )。它結(jié)構(gòu)簡單

5、。它結(jié)構(gòu)簡單、重量輕重量輕、升溫快，多用于需升溫快，多用于需迅速加熱的裝置中。旁熱式需由外部供給熱能使輻射器升溫。迅速加熱的裝置中。旁熱式需由外部供給熱能使輻射器升溫。它體積大它體積大、升溫時間長，但其生產(chǎn)工藝較成熟，又能利用多升溫時間長，但其生產(chǎn)工藝較成熟，又能利用多種能源，做成各種形狀的輻射器，且壽命長，故獲得廣泛應(yīng)種能源，做成各種形狀的輻射器，且壽命長，故獲得廣泛應(yīng)用。如圖用。如圖3 3-5為煤氣加熱的輻射器。輻射器件按結(jié)構(gòu)形狀分，為煤氣加熱的輻射器。輻射器件按結(jié)構(gòu)形狀分，有板狀、管狀和燈狀。有板狀、管狀和燈狀。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一)

6、)輻射器件的類型輻射器件的類型目前常用的遠紅外輻射器有：目前常用的遠紅外輻射器有： 1碳化硅遠紅外輻射器碳化硅遠紅外輻射器 一般由一般由60 70的的SiC，加適量，加適量粘土燒結(jié)而成，具有良好的遠紅外輻射性能?？芍瞥砂鍫睢⒄惩翢Y(jié)而成，具有良好的遠紅外輻射性能。可制成板狀、管狀的旁熱式，又可制成直熱式電熱碳化硅棒。如圖管狀的旁熱式，又可制成直熱式電熱碳化硅棒。如圖3 3-2為碳為碳化硅輻射板。其槽內(nèi)安放電阻線?；栎椛浒?。其槽內(nèi)安放電阻線。圖圖3 3-1 合金電阻帶式輻射器合金電阻帶式輻射器 圖圖3 3-2 碳化硅輻射板碳化硅輻射板第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器

7、件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型2氧化鎂管遠紅外輻射器氧化鎂管遠紅外輻射器 如圖如圖3 3-3所示所示。電熱絲置于金。電熱絲置于金屬管內(nèi)部，空隙由良好導(dǎo)熱性和絕緣性的氧化鎂粉末填充。屬管內(nèi)部，空隙由良好導(dǎo)熱性和絕緣性的氧化鎂粉末填充。管兩端有絕緣瓷件與接線柱將電線引出。金屬管表面噴涂遠管兩端有絕緣瓷件與接線柱將電線引出。金屬管表面噴涂遠紅外涂料。這種器件機械強度高，安全可靠，輕便耐用，密紅外涂料。這種器件機械強度高，安全可靠，輕便耐用，密封性好，宜于作硝石、油、水、酸封性好，宜于作硝石、油、水、酸、堿等生產(chǎn)中的加熱系統(tǒng)。堿等生產(chǎn)中的加熱系統(tǒng)。如金屬管用石英玻璃代替，就無須噴涂遠紅

8、外涂料，即成為如金屬管用石英玻璃代替，就無須噴涂遠紅外涂料，即成為乳白石英輻射器。乳白石英輻射器。圖圖3 3-3 氧化鎂遠紅外輻射管氧化鎂遠紅外輻射管第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型3搪瓷遠紅外輻射器搪瓷遠紅外輻射器 其遠紅外涂層在其遠紅外涂層在1000左右高溫下左右高溫下燒結(jié)在金屬基材表面。具有涂層不易脫落燒結(jié)在金屬基材表面。具有涂層不易脫落、耐腐蝕與良好抗耐腐蝕與良好抗震等性能。表面還可定期用水沖洗。可作成管狀、板狀。工震等性能。表面還可定期用水沖洗?？勺鞒晒軤?、板狀。工作溫度在作溫度在400左右。宜用于食品左右。宜

9、用于食品、藥品的加熱干燥，如圖藥品的加熱干燥，如圖3 3-4。圖圖3 3-4 板狀搪瓷遠紅外輻射器板狀搪瓷遠紅外輻射器第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型4多孔遠紅外陶瓷輻射器多孔遠紅外陶瓷輻射器 多孔陶瓷由多種金屬氧化物在多孔陶瓷由多種金屬氧化物在1000以上高溫下燒結(jié)成型。具有表面輻射率高以上高溫下燒結(jié)成型。具有表面輻射率高、底里面輻底里面輻射率低射率低、導(dǎo)熱系數(shù)小導(dǎo)熱系數(shù)小、比重小比重小、耐急熱急冷等性能。可制成耐急熱急冷等性能。可制成板狀、管狀，多孔陶瓷板如圖板狀、管狀，多孔陶瓷板如圖3 3-5所示，置于煤氣爐上可成

10、為所示，置于煤氣爐上可成為旁熱式煤氣遠紅外輻射加熱器。旁熱式煤氣遠紅外輻射加熱器。圖圖3 3-5 煤氣遠紅外輻射加熱器煤氣遠紅外輻射加熱器第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型5燈型遠紅外輻射器燈型遠紅外輻射器 由反射罩由反射罩、輻射體及燈頭組成輻射體及燈頭組成(圖圖3 3-6)。輻射體發(fā)射的遠紅外線經(jīng)反射罩匯聚平行射出，因此，在輻輻射體發(fā)射的遠紅外線經(jīng)反射罩匯聚平行射出，因此，在輻照范圍內(nèi)能量分布沒有方向引起的差異，且照射距離的能量照范圍內(nèi)能量分布沒有方向引起的差異，且照射距離的能量衰減低于逆二次方定律值。衰減低于逆二次方定

11、律值。圖圖3 3-6 燈型遠紅外輻射器燈型遠紅外輻射器第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型6. 合金電阻帶式遠紅外輻射器合金電阻帶式遠紅外輻射器 它以鎳鉻合金電阻帶為發(fā)熱它以鎳鉻合金電阻帶為發(fā)熱體，其表面涂噴高輻射率的遠紅外涂料體，其表面涂噴高輻射率的遠紅外涂料而而成。如圖成。如圖3 3-7所所示采用光清度高的拋物面反射罩，可使熱效率提高。它在示采用光清度高的拋物面反射罩，可使熱效率提高。它在2.515m范圍內(nèi)的輻射率在范圍內(nèi)的輻射率在0.7以上。以上。圖圖3 3-7 高硅氧燈輻射器示意圖高硅氧燈輻射器示意圖 圖圖3 3-8

12、 集成式管狀電阻膜輻射器集成式管狀電阻膜輻射器第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件( (一一) )輻射器件的類型輻射器件的類型7. 集成電阻膜式遠紅外輻射器集成電阻膜式遠紅外輻射器 一種直熱式器件。它是利用一種直熱式器件。它是利用多種氧化物半導(dǎo)體材料混合噴熔在鋁質(zhì)基材上的陶瓷管或板多種氧化物半導(dǎo)體材料混合噴熔在鋁質(zhì)基材上的陶瓷管或板塊，作為發(fā)熱層，其表面再噴熔遠紅外涂料，從兩端引出電塊，作為發(fā)熱層，其表面再噴熔遠紅外涂料，從兩端引出電極。具有升溫快、重量輕、熱效率高等特點。如圖極。具有升溫快、重量輕、熱效率高等特點。如圖3 3-8所示。所示。圖圖3 3-7 高硅氧燈輻

13、射器示意圖高硅氧燈輻射器示意圖 圖圖3 3-8 集成式管狀電阻膜輻射器集成式管狀電阻膜輻射器第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件（二二）遠紅外輻射涂料遠紅外輻射涂料 遠紅外涂料是一種在遠紅外波長范圍內(nèi)，具有很高輻射率遠紅外涂料是一種在遠紅外波長范圍內(nèi)，具有很高輻射率的材料，由各種金屬氧化物，或碳化物的材料，由各種金屬氧化物，或碳化物、氮化物、硼化物與氮化物、硼化物與粘結(jié)劑按一定比例組成，噴涂或燒結(jié)在輻射器表面上，用以粘結(jié)劑按一定比例組成，噴涂或燒結(jié)在輻射器表面上，用以發(fā)射高輻射強度的遠紅外線，去加熱干燥工件或物料。發(fā)射高輻射強度的遠紅外線，去加熱干燥工件或物料。 1.

14、 遠紅外輻射涂料的種類遠紅外輻射涂料的種類（1）鋯鈦系涂料鋯鈦系涂料：（2）黑色鋯系涂料黑色鋯系涂料：（3）鐵系涂料鐵系涂料：（4）碳化硅系涂料碳化硅系涂料：（5）稀土系涂料稀土系涂料：（6）高硅分子篩系涂料高硅分子篩系涂料：（7）鎳鈷系涂料鎳鈷系涂料：第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件（二二）遠紅外輻射涂料遠紅外輻射涂料 2. 涂料的選擇原則涂料的選擇原則 （1）在遠紅外輻射加熱干燥常用溫度在遠紅外輻射加熱干燥常用溫度400600范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，應(yīng)有較高的全輻射率應(yīng)有較高的全輻射率；在要求的遠紅外波長區(qū)應(yīng)有盡量高的在要求的遠紅外波長區(qū)應(yīng)有盡量高的單色輻射率。單色輻

15、射率。（2）由被加熱物質(zhì)的性質(zhì)及其吸收光譜選擇涂料由被加熱物質(zhì)的性質(zhì)及其吸收光譜選擇涂料：（3）有近似于基體材料的熱膨脹系數(shù)。同時，有較好的有近似于基體材料的熱膨脹系數(shù)。同時，有較好的冷熱循環(huán)冷熱循環(huán)性性與抗老化性。與抗老化性。（4）材料來源廣材料來源廣、價廉價廉、制備工藝簡單。制備工藝簡單。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件（二二）遠紅外輻射涂料遠紅外輻射涂料 3粘結(jié)劑粘結(jié)劑 粘結(jié)劑是遠紅外輻射涂料與輻射基體牢固結(jié)合的粘結(jié)劑是遠紅外輻射涂料與輻射基體牢固結(jié)合的媒介。不同類型的輻射器或不同工藝加工的輻射器使用的粘媒介。不同類型的輻射器或不同工藝加工的輻射器使用的粘結(jié)

16、劑也不同。如黑色鋯系陶瓷輻射元件的粘結(jié)劑為礬土、粘結(jié)劑也不同。如黑色鋯系陶瓷輻射元件的粘結(jié)劑為礬土、粘土等；碳化硅元件基體用粘土，而涂層多用水玻璃，搪瓷元土等；碳化硅元件基體用粘土，而涂層多用水玻璃，搪瓷元件的粘結(jié)劑為搪瓷釉料，高溫輻射器采用雙氫磷酸鋁或高溫件的粘結(jié)劑為搪瓷釉料，高溫輻射器采用雙氫磷酸鋁或高溫油料。作為粘結(jié)劑的材料應(yīng)具有附著性強油料。作為粘結(jié)劑的材料應(yīng)具有附著性強、抗熱冷沖擊性和抗熱冷沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定性好化學(xué)穩(wěn)定性好、不影響涂料的輻射性能不影響涂料的輻射性能、制作工藝簡單、價制作工藝簡單、價格便宜等性能。格便宜等性能。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器

17、件（二二）遠紅外輻射涂料遠紅外輻射涂料 4涂覆工藝涂覆工藝（1）基體處理基體處理：（2）涂料涂覆涂料涂覆冷涂法冷涂法：高溫熔射法高溫熔射法：涂層燒結(jié)法涂層燒結(jié)法：第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件（三三）電熱元件電熱元件 電熱元件作為遠紅外輻射器件的熱源，通過電阻絲電熱元件作為遠紅外輻射器件的熱源，通過電阻絲( (帶帶) )把把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使輻射器表面升溫到要求的工作溫度，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽馆椛淦鞅砻嫔郎氐揭蟮墓ぷ鳒囟?，從而發(fā)射遠紅外線。從而發(fā)射遠紅外線。 使用中要保證電阻絲長期穩(wěn)定工作，主要是合理選擇電使用中要保證電阻絲長期穩(wěn)定工作，主要是合理選擇電阻絲的表

18、面功率阻絲的表面功率( (熱負荷熱負荷) )。通常電阻絲的許用功率為。通常電阻絲的許用功率為1 12W/cm2；電阻帶為；電阻帶為1.52.5W/cm2。工作溫度高、元件封閉。工作溫度高、元件封閉者，熱負荷應(yīng)選得小些。者，熱負荷應(yīng)選得小些。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)二、遠紅外輻射器件二、遠紅外輻射器件（三三）電熱元件電熱元件 )(344. 0344. 032322mmqIqUNdtt)(422020mdRLIdtUaRRtt20)W/cm(2LSNq 選選擇擇熱負荷及某種材料的電阻元件后，可由下熱負荷及某種材料的電阻元件后，可由下式算得電阻絲的直徑。式算得電阻絲的直徑。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技

19、術(shù)三、遠紅外輻射加熱爐三、遠紅外輻射加熱爐 遠紅外輻射加熱爐一般由爐體、爐壁、隔熱保溫襯墊遠紅外輻射加熱爐一般由爐體、爐壁、隔熱保溫襯墊、遠紅外輻射器遠紅外輻射器、電氣及溫、濕度控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等組成。電氣及溫、濕度控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等組成。工件可移動的通過式爐還有傳動裝置。采用非電的其他熱源工件可移動的通過式爐還有傳動裝置。采用非電的其他熱源還有燃燒裝置。加熱爐的具體結(jié)構(gòu)可參閱有關(guān)資料。還有燃燒裝置。加熱爐的具體結(jié)構(gòu)可參閱有關(guān)資料。（一一）加熱爐的功率加熱爐的功率 確定加熱爐的功率指遠紅外輻射器熱源的功率。它主要決確定加熱爐的功率指遠紅外輻射器熱源的功率。它主要決定于加熱爐的熱負荷定于加熱

20、爐的熱負荷Q與熱效率與熱效率 。因此，加熱爐功率為。因此，加熱爐功率為)(3600kWQN 爐的熱負荷在穩(wěn)定狀態(tài)下，主要包括加熱工件或物料所爐的熱負荷在穩(wěn)定狀態(tài)下，主要包括加熱工件或物料所需熱量需熱量Q1，加熱物中蒸或揮發(fā)物升溫?zé)崃颗c汽化潛熱，加熱物中蒸或揮發(fā)物升溫?zé)崃颗c汽化潛熱Q2，而而各種散熱損失各種散熱損失Q3包括輔具、爐壁包括輔具、爐壁、爐門等散熱量及爐內(nèi)介質(zhì)爐門等散熱量及爐內(nèi)介質(zhì)帶走的熱量，都可在熱效率中考慮。帶走的熱量，都可在熱效率中考慮。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)（二二）遠紅外輻射器的合理選用遠紅外輻射器的合理選用1遠紅外輻射器的選擇遠紅外輻射器的選擇2確定輻射器的最佳工作溫度確

21、定輻射器的最佳工作溫度 圖圖3 3-9 9 輻射器的布置輻射器的布置m2898maxT第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)T()T(K)E(W/cm2)Q對流/Q輻射3005730.61125.1860.674006731.16324.3850.505007732.01443.7820.386008733.29343.3770.297009735.08203.0710.2380010737.51592.76607342.5600.151000127314.8902.3540.123輻射器在爐內(nèi)的布置輻射器在爐內(nèi)的布置第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)（三三）遠紅外加熱爐設(shè)計的內(nèi)容與步驟

22、遠紅外加熱爐設(shè)計的內(nèi)容與步驟設(shè)計一臺遠紅外加熱爐要進行熱工、機械、電氣設(shè)計一臺遠紅外加熱爐要進行熱工、機械、電氣、流體力學(xué)及經(jīng)濟等多流體力學(xué)及經(jīng)濟等多方面的設(shè)計計算，并畫出設(shè)計圖，寫出設(shè)計說明書。其內(nèi)容與步驟為：方面的設(shè)計計算，并畫出設(shè)計圖，寫出設(shè)計說明書。其內(nèi)容與步驟為：1. 1. 了解與掌握設(shè)計的原始資料與數(shù)據(jù)了解與掌握設(shè)計的原始資料與數(shù)據(jù)2根據(jù)受熱物的性質(zhì)、產(chǎn)量確定爐型，采用固定式，還是通過式加熱爐。根據(jù)受熱物的性質(zhì)、產(chǎn)量確定爐型，采用固定式，還是通過式加熱爐。3確定受熱物的工藝布置與輸送方式，與受熱物同時入爐的輸送設(shè)備型確定受熱物的工藝布置與輸送方式，與受熱物同時入爐的輸送設(shè)備型式、重

23、量及傳送速度等。式、重量及傳送速度等。4確定爐子的尺寸確定爐子的尺寸、爐壁結(jié)構(gòu)和保溫層材料與厚度。爐壁結(jié)構(gòu)和保溫層材料與厚度。5計算加熱爐功率計算加熱爐功率6遠紅外輻射加熱系統(tǒng)設(shè)計，包括選定輻射器的型式，熱源及涂料，確遠紅外輻射加熱系統(tǒng)設(shè)計，包括選定輻射器的型式，熱源及涂料，確定最佳輻射溫度，輻射器的個數(shù)，組數(shù)及布置。定最佳輻射溫度，輻射器的個數(shù)，組數(shù)及布置。7其他系統(tǒng)設(shè)計可有溫度、濕度控制及電氣系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，受熱物輸其他系統(tǒng)設(shè)計可有溫度、濕度控制及電氣系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，受熱物輸送系統(tǒng)等。送系統(tǒng)等。8根據(jù)設(shè)計計算繪制加熱爐結(jié)構(gòu)圖、施工圖根據(jù)設(shè)計計算繪制加熱爐結(jié)構(gòu)圖、施工圖，寫出設(shè)計說明書。寫出

24、設(shè)計說明書。第一節(jié) 遠紅外輻射加熱技術(shù)（四）（四）遠紅外輻射加熱爐設(shè)計實例遠紅外輻射加熱爐設(shè)計實例設(shè)計一遠紅外面包烘烤爐。連續(xù)生產(chǎn)，每小時烘烤設(shè)計一遠紅外面包烘烤爐。連續(xù)生產(chǎn)，每小時烘烤450 kg面面包包( (以面粉計算以面粉計算) )。1參數(shù)確定和物料分析參數(shù)確定和物料分析2物料量計算物料量計算3爐體長度計算爐體長度計算4熱量及功率計算熱量及功率計算5. 實際應(yīng)用的一些考慮實際應(yīng)用的一些考慮第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)一、微波與超聲波加熱原理一、微波與超聲波加熱原理（一）微波加熱原理（一）微波加熱原理1微波的定義微波的定義 微波是一種高頻率的電磁波，其頻率范圍約微波是一種高頻率的電磁波，其

25、頻率范圍約在在3 1023 105MHz(相應(yīng)的波長為相應(yīng)的波長為1000.1cm)，即，即在在300MHz至至300GHz之間。之間。2. 2. 微波加熱原理微波加熱原理 如果外電場是交變的，那如果外電場是交變的，那么么有極分子的轉(zhuǎn)向也要隨電場有極分子的轉(zhuǎn)向也要隨電場的變化而不斷改變方向的變化而不斷改變方向。在這個過程中，由于分子間的相互在這個過程中，由于分子間的相互碰撞，將使電能轉(zhuǎn)化為分子的動能，然后再轉(zhuǎn)化為熱能，使碰撞，將使電能轉(zhuǎn)化為分子的動能，然后再轉(zhuǎn)化為熱能，使物體的溫度升高物體的溫度升高。第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)（二）超聲波加熱原理（二）超聲波加熱原理1. 超聲波的定義超聲波的

26、定義 2. 2. 超超聲波加熱的基本原理聲波加熱的基本原理(1）共振共振：即超聲波即超聲波是是被加熱物質(zhì)中分子的共振，根據(jù)分被加熱物質(zhì)中分子的共振，根據(jù)分子動理論，物質(zhì)是由大量的分子組成的，而分子是處于永不子動理論，物質(zhì)是由大量的分子組成的，而分子是處于永不停息的運動之中，當(dāng)然這個運動是振動形式的了。停息的運動之中，當(dāng)然這個運動是振動形式的了。 （2）熱力學(xué)原理熱力學(xué)原理：溫度的本質(zhì)就是溫度的本質(zhì)就是衡量衡量物質(zhì)內(nèi)的大量分物質(zhì)內(nèi)的大量分子的無規(guī)則運動的劇烈程度的物理量，只是在表面現(xiàn)象上顯子的無規(guī)則運動的劇烈程度的物理量，只是在表面現(xiàn)象上顯現(xiàn)為冷熱程度。當(dāng)然分子運動越劇烈溫度越高?，F(xiàn)為冷熱程度。

27、當(dāng)然分子運動越劇烈溫度越高。第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)二、微波與超聲波加熱器件二、微波與超聲波加熱器件( (一一) )微波加熱器件微波加熱器件 微波加熱源主要有兩種：一種是連續(xù)波磁控管，特點是微波加熱源主要有兩種：一種是連續(xù)波磁控管，特點是中等功率（幾十瓦到幾千瓦），效率高（約中等功率（幾十瓦到幾千瓦），效率高（約50%80%），），場結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量較輕場結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量較輕、壽命較長壽命較長、價格低；另一價格低；另一種是多腔速調(diào)管，其特點是大功率（幾千瓦到兆瓦級）種是多腔速調(diào)管，其特點是大功率（幾千瓦到兆瓦級）、壽壽命長（命長（10000h以上）以上）、中等效率（中等效率（4

28、0%60%），但需要高），但需要高壓電源（數(shù)萬伏到數(shù)十萬伏），結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重、壓電源（數(shù)萬伏到數(shù)十萬伏），結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重、價格貴等。價格貴等。 如圖如圖3 3-10 0所示為微波加熱設(shè)備的方框圖。它主要由直流所示為微波加熱設(shè)備的方框圖。它主要由直流電源、微波發(fā)生器、連接波導(dǎo)、加熱器及冷卻系統(tǒng)等幾部分電源、微波發(fā)生器、連接波導(dǎo)、加熱器及冷卻系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。構(gòu)成。第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)微波加熱器主要有以下微波加熱器主要有以下四大類：四大類：1. 微波爐微波爐 微波爐的結(jié)構(gòu)示意圖如圖微波爐的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 3-1111所示，主要由電所示，主要由電源、磁控管、波導(dǎo)、諧振腔

29、、模擾動器等構(gòu)成。源、磁控管、波導(dǎo)、諧振腔、模擾動器等構(gòu)成。2. 行波場波導(dǎo)加熱器行波場波導(dǎo)加熱器 圖圖3 3-1212所示為一平板波導(dǎo)加熱器示意圖所示為一平板波導(dǎo)加熱器示意圖第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)3. 慢波型微波加熱器慢波型微波加熱器 圖圖3 3-1313所示為梯形加熱器示意圖，它所示為梯形加熱器示意圖，它是在脊形波導(dǎo)的寬邊上周期性地開了許多與波導(dǎo)軸正交的槽，是在脊形波導(dǎo)的寬邊上周期性地開了許多與波導(dǎo)軸正交的槽，由于梯形加熱器中微波場集中在槽附近傳播，所以在槽的位由于梯形加熱器中微波場集中在槽附近傳播，所以在槽的位置上可以獲得很強的電場。置上可以獲得很強的電場。4. 輻射型微波加熱器輻

30、射型微波加熱器 在農(nóng)產(chǎn)品加工、醫(yī)藥用微波加熱器在農(nóng)產(chǎn)品加工、醫(yī)藥用微波加熱器以及對礦石、水泥進行破壞或加工時，可以用輻射型加熱器。以及對礦石、水泥進行破壞或加工時，可以用輻射型加熱器。將微波能量輻射到被加熱的物料表面，然后再穿透到物料內(nèi)將微波能量輻射到被加熱的物料表面，然后再穿透到物料內(nèi)部去。圖部去。圖3 3-1414所示的喇叭式輻射加熱器是其中的一種。所示的喇叭式輻射加熱器是其中的一種。第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)（二）超聲波加熱器件（二）超聲波加熱器件1. 超聲波燃燒器超聲波燃燒器 2. 超聲波傳感器超聲波傳感器 3. 超聲波測距系統(tǒng)超聲波測距系統(tǒng)圖圖3-15 5 超聲波傳感器系統(tǒng)的構(gòu)成超

31、聲波傳感器系統(tǒng)的構(gòu)成第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)（一）微波的應(yīng)用（一）微波的應(yīng)用 微波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用微波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 （1）微波診斷：）微波診斷：（2）微波在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：）微波在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：（3）利用微波傳輸太陽能）利用微波傳輸太陽能三、三、 微波與超聲波的應(yīng)用微波與超聲波的應(yīng)用第二節(jié) 微波與超聲波加熱技術(shù)（二）超聲波的應(yīng)用（二）超聲波的應(yīng)用1. 超聲波在軍事中的應(yīng)用超聲波在軍事中的應(yīng)用2. 超聲波在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用超聲波在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用3. 超聲波在生活及服務(wù)業(yè)中的應(yīng)超聲波在生活及服務(wù)業(yè)中的應(yīng)用用4. 超聲波在工業(yè)上的應(yīng)用超聲波在工業(yè)上的應(yīng)用 三、三、 微波與超聲波的應(yīng)用微波與超聲波的應(yīng)用第

32、三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)一、概述一、概述 在生產(chǎn)和生活實際中，對熱（冷）設(shè)備、熱管道及其附在生產(chǎn)和生活實際中，對熱（冷）設(shè)備、熱管道及其附件、建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)一般都要進行隔熱保溫。其目的：件、建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)一般都要進行隔熱保溫。其目的：一是為減少熱或冷損失，提高熱能的利用效率，以節(jié)約能源；一是為減少熱或冷損失，提高熱能的利用效率，以節(jié)約能源；二是為保護在高溫或低溫下工作的材料和結(jié)構(gòu)，免遭損害；二是為保護在高溫或低溫下工作的材料和結(jié)構(gòu)，免遭損害；三是為保安、防火、環(huán)境保護及改善勞動條件等。隔熱保溫三是為保安、防火、環(huán)境保護及改善勞動條件等。隔熱保溫措施通常是使用絕熱材料與采用熱屏蔽。前者更

33、為普遍。隔措施通常是使用絕熱材料與采用熱屏蔽。前者更為普遍。隔熱保溫措施可以是在短時間內(nèi)一次采用，這通常是屬于保護熱保溫措施可以是在短時間內(nèi)一次采用，這通常是屬于保護性的。如在火災(zāi)時保護建筑物的鋼筋免受高溫影響；又如人性的。如在火災(zāi)時保護建筑物的鋼筋免受高溫影響；又如人造衛(wèi)星重返大氣層時，使其免受高溫?zé)龤?。而通常則是長期造衛(wèi)星重返大氣層時，使其免受高溫?zé)龤?。而通常則是長期反復(fù)使用。反復(fù)使用。第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（一）（一）保溫材料及其應(yīng)用保溫材料及其應(yīng)用隔熱通常是通過在設(shè)備或管道外包上一層保溫材料隔熱通常是通過在設(shè)備或管道外包上一層保溫材料(又稱熱絕又稱熱絕緣材料或隔熱材料緣材料或隔熱材

34、料)來實現(xiàn)的。為了使保溫材料長期可靠的使來實現(xiàn)的。為了使保溫材料長期可靠的使用，在保溫層的外面還加了一層防護層。用，在保溫層的外面還加了一層防護層。 1. 1. 對保溫材料的要求對保溫材料的要求 2. 2. 對防護層的要求對防護層的要求 為了長期可靠，保溫層外面通常要加為了長期可靠，保溫層外面通常要加一層防護層，對防護層的要求如下：一層防護層，對防護層的要求如下： 3. 3. 常用保溫材料的熱物理性質(zhì)常用保溫材料的熱物理性質(zhì) 表表3 3-4給出了常用保溫材料給出了常用保溫材料及其制品的熱物理性質(zhì)。更詳細的資料可查閱有關(guān)的手冊及其制品的熱物理性質(zhì)。更詳細的資料可查閱有關(guān)的手冊。二、隔熱保溫技術(shù)二

35、、隔熱保溫技術(shù)第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)材料名稱材料名稱密度密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)(W/(mK)適用溫度適用溫度( () )膨脹珍珠巖類：一級散料 二級散料 三級散料 水泥珍珠巖板 水玻璃珍珠巖板 憎水珍珠巖制品 80 80150 150250 250400 200300 200300 0.0520.0520.0640.0640.0760.0580.0870.0560.0650.058 約200 約800 600 650普通玻璃棉類 中級纖維淀粉粘結(jié)制品 中級纖維酚醛樹脂制品 玻璃棉瀝青黏結(jié)制品 100130120150100170 0.0400.0470.0410.0470.04

36、10.058 -35300-35350-20250超細玻璃棉類： 超細棉(原棉) 超細棉無脂氈縫合墊 無堿超細棉 183060806080 0.0350.035 -100450-120400-120600石棉類： 石棉繩 石棉碳酸鎂管 硅藻土石棉灰 泡沫石棉 5907303604502803804050 0.0700.2090.064+0.00033t0.066+0.00015t0.038+0.00023t 500300900500表表3 3-4 常用保溫材料及其制品的熱物理性質(zhì)常用保溫材料及其制品的熱物理性質(zhì)注：注：t為保溫材料的平均溫度為保溫材料的平均溫度(）。）。第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技

37、術(shù)（二）（二）管道保溫計算管道保溫計算管道保溫計算有兩個目的管道保溫計算有兩個目的：一是計算所需保溫材料的厚度，一是計算所需保溫材料的厚度，二是計算單位長度管道的熱損失或核算保溫材料的外表面溫二是計算單位長度管道的熱損失或核算保溫材料的外表面溫度。度。1. 1. 架空管道架空管道（1）基本公式基本公式：如圖如圖3 3-1616所示。所示。假設(shè)管道各部分的分熱阻為假設(shè)管道各部分的分熱阻為Ri，則通過每米長管道的徑向熱損則通過每米長管道的徑向熱損失失(不包括管道附件的熱損失不包括管道附件的熱損失)為為)m/W()-Qif2f1LRtt（)K/Wm(1111adR)K/Wm(2)/ln(122pdd

38、R)K/Wm(2/)2(ln223iddR)K/Wm()2(1224adR)K/Wm()2(1325adR圖圖3 3-1616 管道保溫計算示意圖管道保溫計算示意圖第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（2）基本公式的簡化基本公式的簡化：為計算簡單起見，從工程應(yīng)用出發(fā)，常為計算簡單起見，從工程應(yīng)用出發(fā)，常對基本公式進行如下的簡化。對基本公式進行如下的簡化。一般保溫層外表面的溫度均不高，這時保溫層外表面的對流換熱系數(shù)一般保溫層外表面的溫度均不高，這時保溫層外表面的對流換熱系數(shù)a2和輻射換熱系數(shù)和輻射換熱系數(shù)a3之和，即保溫層外表面的總換熱系數(shù)之和，即保溫層外表面的總換熱系數(shù)a，可以用下面，可以用下面的簡化公

39、式進行計算。的簡化公式進行計算。對室內(nèi)管道有對室內(nèi)管道有)KW/(m)(052. 03 .1022fwtta對室外管道有對室外管道有)KW/(m(76 .112wa)W/m()2(12546adRRR)W/m()2(1)2ln(21)(222216321adddttRRttQiffffL)W/m(621RttRttQfwwfL由此得簡化公式為：由此得簡化公式為：（3 3-2626）（3 3-27 7）第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（3）容許熱損失的確定容許熱損失的確定：為滿足工藝要求的容許熱損失，一般需要計算，對于其他情況，容許熱為滿足工藝要求的容許熱損失，一般需要計算，對于其他情況，容許熱損失計

40、算時可參考表損失計算時可參考表3 3-5和表和表3 3-6。 管道熱介質(zhì)溫度（） 外徑6070100125150160200225250 mm容許熱損失QL(W/m)2017.426.737.243.048.850.055.864.073.33231.434.944.251.258.262.869.877.987.24837.244.255.862.869.873.384.993.0101.25743.050.062.868.675.679.193.0102.3110.57653.561.669.884.991.995.4110.8119.8130.38960.569.886.194.2102

41、.3105.8118.6129.1139.510868.881.498.9108.2116.3119.8133.7144.2154.7表表3 3-5 室內(nèi)保溫管道表面容許的熱損失室內(nèi)保溫管道表面容許的熱損失(保溫表面和周圍空氣的溫差為保溫表面和周圍空氣的溫差為20)第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù) 管道熱介質(zhì)溫度() 外徑5070100125150160200225250 mm容許熱損失QL(W/m)2015.123.331.438.45.550.062.80.979.13217.426.736.144.253.557.072.180.289.64820.931.441.952.361.667.56

42、3.794.2104.75724.434.946.557.067.572.190.7101.2111.67629.140.752.364.076.881.4100.0112.8125.68932.644.258.269.882.687.2108.2119.8132.610836.150.064.077.989.695.4117.5131.4145.413340.755.869.886.198.9104.7129.1144.2158.215944.258.275.693.0109.3116.3139.6157.0172.119448.867.584.9102.3119.8125.6151.216

43、9.8188.421953.569.890.7110.5127.9134.9162.8183.8203.527361.681.4101.2124.4145.4153.5186.1209.3230.332569.893.0116.3139.6162.8172.1209.3232.6255.937782.6108.2132.6157.0181.4191.9231.4255.9279.142695.4122.1148.9174.5207.0210.5253.5279.1302.4第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（5）經(jīng)濟厚度經(jīng)濟厚度：保溫層的經(jīng)濟厚度就是圖保溫層的經(jīng)濟厚度就是圖3 3-16 6上的上的0，

44、在這個厚度下，在這個厚度下，年總費用最低。每年每米管道的投資、運行和維修的總費用年總費用最低。每年每米管道的投資、運行和維修的總費用C為：為：（4）保溫層厚度的計算方法保溫層厚度的計算方法：保溫層厚度的計算很復(fù)雜。要由式保溫層厚度的計算很復(fù)雜。要由式(3 3-2121)式式(3 3-2727)或簡化公式計算出?；蚝喕接嬎愠霰貙拥暮穸?，首先必須確定單位長度管道所容許的熱損失溫層的厚度，首先必須確定單位長度管道所容許的熱損失QL。在。在QL決定決定以后以后,還不能算出所需的保溫層的厚度還不能算出所需的保溫層的厚度，因為計算中涉及保溫層外表面的因為計算中涉及保溫層外表面的溫度溫度tw，而，而t

45、w又與保溫層的厚度又與保溫層的厚度a有關(guān)。有關(guān)。a越大，越大，tw越小。故只能采用試算越小。故只能采用試算法法。 C = bQ+ P(c0V + cbF)(元元/(mh) （6）保溫管導(dǎo)熱損失的計算及核算壁溫保溫管導(dǎo)熱損失的計算及核算壁溫：熱力管道包上保溫層后，由于熱力管道包上保溫層后，由于已知，由式已知，由式(3 3-2626)或式或式(3 3-2727)，很容易算出管道的熱損失和保溫層外表面，很容易算出管道的熱損失和保溫層外表面的壁溫。的壁溫。第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù) 2. 2. 無溝埋設(shè)的管道無溝埋設(shè)的管道 對直接埋于土壤中的管道，在計算熱損失時，對直接埋于土壤中的管道，在計算熱損失時

46、，除了保溫層的熱阻外，還要考慮土壤的熱阻。根據(jù)傳熱學(xué)理論除了保溫層的熱阻外，還要考慮土壤的熱阻。根據(jù)傳熱學(xué)理論，土壤土壤熱阻可用下式計算，即熱阻可用下式計算，即 （3 3-3030）當(dāng)當(dāng)h/dx1.25時，式時，式(3 3-3030)可簡化為可簡化為 此時無溝埋設(shè)的保溫管道的熱損失為此時無溝埋設(shè)的保溫管道的熱損失為 式中式中 t0土壤的平均溫度土壤的平均溫度（）。 （3 3-3232）（3 3-3131）第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù) 3. 3. 地溝中鋪設(shè)的管道地溝中鋪設(shè)的管道 地溝中鋪設(shè)的管道的總熱阻應(yīng)包括地溝中鋪設(shè)的管道的總熱阻應(yīng)包括以下幾部分：保溫層的熱阻以下幾部分：保溫層的熱阻R3，保溫

47、層外表面到地溝內(nèi)空氣，保溫層外表面到地溝內(nèi)空氣的對流換熱熱阻的對流換熱熱阻R4，地溝內(nèi)空氣到地溝壁的對流換熱熱阻，地溝內(nèi)空氣到地溝壁的對流換熱熱阻R7，地溝壁的導(dǎo)熱熱阻地溝壁的導(dǎo)熱熱阻R8，土壤的熱阻，土壤的熱阻Rt。其中。其中R3、R4、R7、R8、Rt均可采用前述的計算公式進行計算。均可采用前述的計算公式進行計算。計算地溝中鋪設(shè)的管道的熱損失可采用如下公式，即計算地溝中鋪設(shè)的管道的熱損失可采用如下公式，即)W/m(874300tiLRRRRRttRttQ（3 3-3333）)W/m(430RRttQgL（3 3-3434）第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù) 4. 4. 熱力管道保溫設(shè)計中的一些問題

48、熱力管道保溫設(shè)計中的一些問題 （1）保溫管道的附加熱損失保溫管道的附加熱損失：這里是指管道中的法蘭、閥這里是指管道中的法蘭、閥門、接頭、分配器等所帶來的熱損失。這部分熱損失不易求門、接頭、分配器等所帶來的熱損失。這部分熱損失不易求得，一般按下面給出的值來估算。得，一般按下面給出的值來估算。閥門：閥門熱損失的相當(dāng)長度可參見表閥門：閥門熱損失的相當(dāng)長度可參見表3 3-7。（2）保溫管道的敷設(shè)保溫管道的敷設(shè)：在設(shè)計保溫管道時應(yīng)根據(jù)具體情況在設(shè)計保溫管道時應(yīng)根據(jù)具體情況選用合適的敷設(shè)方式，并考慮不同敷設(shè)方式對保溫結(jié)構(gòu)的要選用合適的敷設(shè)方式，并考慮不同敷設(shè)方式對保溫結(jié)構(gòu)的要求。求。表表3 3-7 閥門熱

49、損失的相當(dāng)長度閥門熱損失的相當(dāng)長度閥門情況管于內(nèi)徑(mm)管溫100管溫400熱損失的相當(dāng)長度(m) 室內(nèi)l/4裸露，3/4保溫1002.5550037.5 室外l/4裸露3/4保溫1004.5650068.5第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（三）（三）熱屏蔽熱屏蔽 用導(dǎo)熱系數(shù)小的絕熱材料進行隔熱保溫，主要是減少用導(dǎo)熱系數(shù)小的絕熱材料進行隔熱保溫，主要是減少散熱損失。而熱屏蔽是設(shè)法消耗掉傳入的熱量，或利用反射散熱損失。而熱屏蔽是設(shè)法消耗掉傳入的熱量，或利用反射率高與輻射率低的表面，將輻射熱反射回去，既可減少散熱率高與輻射率低的表面，將輻射熱反射回去，既可減少散熱損失，更主要是起保護作用，防止被保護材

50、料或設(shè)備過分升損失，更主要是起保護作用，防止被保護材料或設(shè)備過分升溫。在被保護的材料與熱源之間加遮熱板、罩，可大量減少溫。在被保護的材料與熱源之間加遮熱板、罩，可大量減少對被保護材料的傳熱。這是最常用的熱屏蔽方法。對被保護材料的傳熱。這是最常用的熱屏蔽方法。通過消耗傳來熱量的熱屏蔽，其耗熱方法有三類。一是作通過消耗傳來熱量的熱屏蔽，其耗熱方法有三類。一是作為顯熱消耗，二是作為相變?yōu)轱@熱消耗，二是作為相變( (蒸發(fā)、升華、熔化蒸發(fā)、升華、熔化) )潛熱消耗；潛熱消耗；三是作為反應(yīng)熱、離子化熱消耗。三是作為反應(yīng)熱、離子化熱消耗。第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)三、三、 蓄能技術(shù)蓄能技術(shù)（一）（一）常見的

51、蓄熱方式常見的蓄熱方式蓄熱的方式主要有三種，即顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學(xué)反應(yīng)蓄熱的方式主要有三種，即顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學(xué)反應(yīng)熱蓄熱。熱蓄熱。1. 1. 顯熱蓄熱顯熱蓄熱 當(dāng)對蓄熱介質(zhì)加熱時，其溫度升高，內(nèi)能增加，當(dāng)對蓄熱介質(zhì)加熱時，其溫度升高，內(nèi)能增加，從而將熱能蓄存起來。顯熱式蓄熱原理十分簡單實際使用從而將熱能蓄存起來。顯熱式蓄熱原理十分簡單實際使用也最普遍。也最普遍。（1）蓄熱水箱蓄熱水箱：（2）石塊床蓄熱器石塊床蓄熱器：（3）液體固體組合式蓄熱設(shè)備液體固體組合式蓄熱設(shè)備：（4）中、高溫蓄熱介質(zhì)及大容量蓄熱技術(shù)中、高溫蓄熱介質(zhì)及大容量蓄熱技術(shù)：第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)三、三、 蓄能技術(shù)

52、蓄能技術(shù)（一）（一）常見的蓄熱方式常見的蓄熱方式2. 2. 潛熱蓄熱潛熱蓄熱 物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，或由物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，或由固態(tài)直接轉(zhuǎn)為氣態(tài)固態(tài)直接轉(zhuǎn)為氣態(tài)(升華升華)時，將吸收相變熱，進行逆過程時，時，將吸收相變熱，進行逆過程時，則將釋放相變熱。則將釋放相變熱。（1）低溫潛熱式蓄熱低溫潛熱式蓄熱：表表3-8 適用于建筑物供暖及降溫用的有關(guān)相變蓄熱材料的熱物性適用于建筑物供暖及降溫用的有關(guān)相變蓄熱材料的熱物性（2）高溫應(yīng)用高溫應(yīng)用：表3-9 若干共熔材料的物性參數(shù)第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)三、三、 蓄能技術(shù)蓄能技術(shù)（一）（一）常見的蓄熱方式常見的蓄熱方式3.

53、3. 熱化學(xué)方法蓄熱熱化學(xué)方法蓄熱 化學(xué)反應(yīng)儲能是利用可逆化學(xué)反應(yīng)的反化學(xué)反應(yīng)儲能是利用可逆化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱來進行儲能的，例如，正反應(yīng)吸熱，熱被儲存起來，逆應(yīng)熱來進行儲能的，例如，正反應(yīng)吸熱，熱被儲存起來，逆反應(yīng)放熱，則熱被釋放出來。這種方式的儲能密度雖然較大，反應(yīng)放熱，則熱被釋放出來。這種方式的儲能密度雖然較大，但是技術(shù)復(fù)雜并且使用不便，目前僅在太陽能領(lǐng)域受到重視，但是技術(shù)復(fù)雜并且使用不便，目前僅在太陽能領(lǐng)域受到重視，離實際應(yīng)用尚較遠。離實際應(yīng)用尚較遠。（1）化學(xué)反應(yīng)蓄熱化學(xué)反應(yīng)蓄熱：（2）濃度差蓄熱濃度差蓄熱：（3）化學(xué)結(jié)構(gòu)變化蓄熱化學(xué)結(jié)構(gòu)變化蓄熱：第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（二）（二）蓄

54、熱材料的性能要求及分類蓄熱材料的性能要求及分類1. 1. 蓄熱材料的性能要求蓄熱材料的性能要求 理想的蓄熱材料應(yīng)符合以下條件理想的蓄熱材料應(yīng)符合以下條件：（1）熱力學(xué)條件合適的相變溫度熱力學(xué)條件合適的相變溫度：（2）化學(xué)條件化學(xué)條件：（3）經(jīng)濟性條件經(jīng)濟性條件：2. 2. 蓄熱材料的分類蓄熱材料的分類）（低共熔體包合物氫氧化物水合物鹽的水合物化合物無機物低共熔體其他脂肪酸類石蠟化合物有機物低溫類）（堿金屬混合物單純鹽高溫類料材熱蓄C1200LDC850120圖圖3 3-17 7 蓄熱材料的分類示意圖蓄熱材料的分類示意圖第三節(jié) 隔熱保溫與蓄能技術(shù)（三）蓄熱技術(shù)的應(yīng)用（三）蓄熱技術(shù)的應(yīng)用蓄熱技術(shù)作

55、為緩解人類能源危機的一個重要手段，主要有蓄熱技術(shù)作為緩解人類能源危機的一個重要手段，主要有以下幾個方面的應(yīng)用。以下幾個方面的應(yīng)用。1. 太陽能熱儲存太陽能熱儲存 太陽能蓄熱技術(shù)包括低溫和高溫兩種。太陽能蓄熱技術(shù)包括低溫和高溫兩種。2. 工業(yè)熱能儲存工業(yè)熱能儲存 目前工業(yè)熱能儲存采用再生式加熱爐和目前工業(yè)熱能儲存采用再生式加熱爐和廢熱蓄能鍋爐等蓄能裝置。廢熱蓄能鍋爐等蓄能裝置。3. 電力調(diào)峰及電熱余熱儲存電力調(diào)峰及電熱余熱儲存 4. 交通及武器裝備等交通及武器裝備等 5. 在太空中的應(yīng)用在太空中的應(yīng)用 6. 其他方面的應(yīng)用其他方面的應(yīng)用 第四節(jié) 高效低污染燃燒技術(shù)燃料燃燒是獲取熱能的最主要方式。

56、燃料燃燒過程是一個很燃料燃燒是獲取熱能的最主要方式。燃料燃燒過程是一個很復(fù)雜的化學(xué)、物理過程。燃料燃燒必須具備三個條件：復(fù)雜的化學(xué)、物理過程。燃料燃燒必須具備三個條件：（1）必須有可能燃燒的可燃物必須有可能燃燒的可燃物( (燃料燃料) )。（2）必須有使可燃物著火的能量必須有使可燃物著火的能量( (或稱熱源或稱熱源) )，即使可燃物，即使可燃物的溫度達到燃點溫度以上的溫度達到燃點溫度以上。（3）必須供給足夠的氧氣或空必須供給足夠的氧氣或空氣氣( (因為空氣中也含有助燃的因為空氣中也含有助燃的氧氣氧氣) )。一、燃燒概述一、燃燒概述第四節(jié) 高效低污染燃燒技術(shù)二、氣體燃料的燃燒技術(shù)二、氣體燃料的燃

57、燒技術(shù)氣體燃料便于儲存、運輸，且燃燒方便，因此隨著天然氣的開發(fā)和煤氣體燃料便于儲存、運輸，且燃燒方便，因此隨著天然氣的開發(fā)和煤的氣化，其應(yīng)用越來越廣。氣體燃料燃燒的效率主要取決于氣體燃燒器。的氣化，其應(yīng)用越來越廣。氣體燃料燃燒的效率主要取決于氣體燃燒器。對氣體燃燒器的基本要求是：對氣體燃燒器的基本要求是：（1）不完全燃燒損失小，燃燒效率高不完全燃燒損失小，燃燒效率高。（2）燃燒速率高，燃燒強烈，燃燒熱負荷高燃燒速率高，燃燒強烈，燃燒熱負荷高。（3）著火容易，火焰穩(wěn)定性好，既不回火，又不脫火著火容易，火焰穩(wěn)定性好，既不回火，又不脫火。（4）燃燒產(chǎn)物中有害物質(zhì)少，對大氣污染小燃燒產(chǎn)物中有害物質(zhì)少，

58、對大氣污染小。（5）操作方便，調(diào)節(jié)靈活，壽命長，能充分利用爐膛空間。操作方便，調(diào)節(jié)靈活，壽命長，能充分利用爐膛空間。第四節(jié) 高效低污染燃燒技術(shù)二、氣體燃料的燃燒技術(shù)二、氣體燃料的燃燒技術(shù) 常用的氣體燃燒器有擴散式燃燒器常用的氣體燃燒器有擴散式燃燒器、預(yù)混式燃燒器預(yù)混式燃燒器、部部分預(yù)混式燃燒器分預(yù)混式燃燒器。對這類擴散式燃燒器，可燃氣體與助燃空對這類擴散式燃燒器，可燃氣體與助燃空氣不需預(yù)先混合，燃燒所需空氣由周圍環(huán)境或相應(yīng)管道供應(yīng)、氣不需預(yù)先混合，燃燒所需空氣由周圍環(huán)境或相應(yīng)管道供應(yīng)、擴散而來。圖擴散而來。圖3 3-1818(a)、(b)所示為簡單的擴散式燃燒器所示為簡單的擴散式燃燒器。a a

59、 b b圖圖3 3-1818 簡單的擴散式燃燒器簡單的擴散式燃燒器a.a.最簡單的煤氣擴散式燃燒器最簡單的煤氣擴散式燃燒器 b.多排噴孔的煤氣擴散式燃燒器多排噴孔的煤氣擴散式燃燒器第四節(jié) 高效低污染燃燒技術(shù)一、燃燒概述一、燃燒概述氣體燃料的燃燒效率通常都很高。在氣體燃料的燃燒技術(shù)氣體燃料的燃燒效率通常都很高。在氣體燃料的燃燒技術(shù)中，應(yīng)將注意力放在以下幾個方面中，應(yīng)將注意力放在以下幾個方面：1. 正確選用燃燒器正確選用燃燒器 2. 正確選擇燃燒器的參數(shù)正確選擇燃燒器的參數(shù)3. 提高火焰的穩(wěn)定性提高火焰的穩(wěn)定性4. 燃燒器的改進和開發(fā)燃燒器的改進和開發(fā)圖圖3 3-1919 多噴口板式無焰燃燒器多噴

60、口板式無焰燃燒器1. .耐火磚燃燒道耐火磚燃燒道 2. .分配室分配室 3. .分配錐分配錐 4. .混混合器合器 5. .噴嘴噴嘴 6. .空氣調(diào)節(jié)閥空氣調(diào)節(jié)閥第四節(jié) 高效低污染燃燒技術(shù)三、油的燃燒技術(shù)三、油的燃燒技術(shù) 油是最常用的液體燃料。由于油的沸點總是低于其著火油是最常用的液體燃料。由于油的沸點總是低于其著火溫度，因此油總是先蒸發(fā)成油蒸氣，再在蒸氣狀態(tài)下燃燒，溫度，因此油總是先蒸發(fā)成油蒸氣，再在蒸氣狀態(tài)下燃燒，其燃燒過程和氣體燃料燃燒幾乎完全相同。油的燃燒包含了其燃燒過程和氣體燃料燃燒幾乎完全相同。油的燃燒包含了油加熱蒸發(fā)、油蒸氣和助燃空氣的混合以及著火燃燒三個過油加熱蒸發(fā)、油蒸氣和助