Защитный слой из теплоизоляционного материала для трубной решетки теплообменника

 

Использование: в теплотехнике, в частности в теплообменниках паровых котлов. Сущность изобретения: повышение термостойкости путем уменьшения температурного градиента по толщине защитного слоя обеспечивается выполнением поверхности последнего зачерненной. При работе теплообменника в защитном слое, имеющем зачерненную поверхность, снижаются температура на его рабочей поверхности и, следовательно, термические напряжения, что повышает надежность в условиях резких тепловых ударов и при аварийных остановках тепловых агрегатов. 1 ил.

Заявляемое техническое решение относится к теплотехнике, в частности к теплообменникам паровых котлов.

Известно выполнение трубных решеток из теплозащитного материала.

Недостатком этих устройств является возникновение термических напряжений в материале при воздействии горячих газов со стороны рабочей поверхности трубных решеток.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является защитный слой трубной решетки теплообменника, выполненный из теплозащитного материала.

Недостатком данного устройства является большой перепад температуры между рабочей и тыльной сторонами защитного слоя, что приводит к повышению термических напряжений в его материале и, как следствие, к возможности разрушения защитного слоя.

Цель изобретения - повышение термостойкости путем уменьшения температурного градиента по толщине защитного слоя.

Указанная цель достигается тем, что поверхность защитного слоя трубной решетки, подвергающаяся воздействию горячих газовых потоков, выполнена зачерненной.

Экспериментально установлено, что при этом достигается новый технический эффект - уменьшение температурного перепада в материале защитного слоя вследствие снижения температуры на его рабочей поверхности, что приводит к повышению термостойкости защитного слоя, так как устраняются термические напряжения, приводящие к его разрушению.

Проведение сравнительных экспериментов на индукционном плазмотроне, когда одновременно испытывались элементы защитного слоя, выполненные согласно предлагаемому решению и выбранные в качестве прототипа, показало, что при моделировании экстремальных тепловых условий элементы теплозащиты с зачерненной поверхностью нагревались меньше и не разрушались, в то время как известные элементы теплозащиты растрескивались.

Степень черноты покрытия, использованного для чернения элементов теплозащиты в этих экспериментах, была равна 0,85 в видимом и ближнем ИК-диапазоне с возрастанием до 0,98 в области 5 мкм (чернящая добавка порошка из MoSi₂ на стекловидной основе, технология НИИграфит). Материал покрытия должен иметь достаточно высокую степень черноты как минимум в спектральной области, в которой находится максимум теплового излучения покрытия при заданной рабочей температуре (закон Вина). Принято считать высокой степени черноты в диапазоне значений от 0,85 до 1, что существенно отличает этот класс материалов от большинства обычных материалов, степень черноты которых не превышает 0,5-0,6.

Чем выше степень черноты покрытия, тем ниже температура поверхности защитного слоя, и следовательно, тем выше его термостойкость по сравнению с защитным слоем без покрытия.

На чертеже показан фрагмент защитного слоя в разрезе, где 1 - защитный слой; 2 - покрытие с высокой степенью черноты. Стрелками показано направление воздействия на защитный слой горячих газовых потоков.

Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность в условиях резких тепловых ударов на поверхности трубных решеток и при аварийных остановках тепловых агрегатов.

Формула изобретения

ЗАЩИТНЫЙ СЛОЙ ИЗ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ ТЕПЛООБМЕННИКА, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости путем уменьшения температурного градиента по толщине защитного слоя, поверхность последнего выполнена зачерненной.

РИСУНКИ

Рисунок 1