什么是輻射管表面熱強度？

答：輻射爐管每單位面積（外表面）單位時間內傳遞的熱量。2100433B

輻射管表面溫度分布的均勻性作為衡量輻射管的一個重要的技術性能指標，它影響輻射管的加熱能力、加熱質量以及輻射管的使用壽命。U和W型輻射管的應用最廣泛，因此以U型和W型輻射管作為研究對象。

最初的輻射管只在一端安裝燒嘴，輻射管兩端溫差較大。為改善輻射管表面溫度分布的均勻性，在輻射管內設置若干芯塊，芯塊使得高溫氣體充滿輻射管，加強了高溫氣體與管壁間的對流換熱，尾部溫度有所提高。后來為提高輻射管溫度均勻性，在輻射管兩端都裝有燒嘴，采用脈沖燃燒技術提高了輻射管溫度分布的均勻性。在脈沖燃燒的基礎上，通過改變兩端燒嘴的燃燒換向時間可以進一步提高輻射管溫度分布的均勻性。

輻射管表面溫度分布的均勻性與火焰的長度密切相關。最初的燒嘴只能進行一級燃燒，在此基礎上經改進設計了可兩級燃燒的燒嘴，通過控制系統調節燒嘴中一次空氣和二次空氣的配比，可以有效地控制火焰長度，改善輻射管表面溫度分布的均勻性。

蓄熱式燃燒技術的出現大大提高了輻射管的溫度均勻性。通過試驗發現: 隨著空氣預熱溫度的增加，輻射管表面最大溫差逐漸減小，溫度不均勻系數也隨之變小。在這一過程中有兩條技術進化路線:

1) 向超系統的進化路線: 單系統→雙系統→多系統。按照這條進化路線改善輻射管表面溫度分布均勻性的進化過程 ( 注:控制系統改為蓄熱體) ，系統正處于進化的最后階段。

2) 頻率協調進化路線單個物體( 火焰) : 連續運動→脈沖→周期性作用→增加頻率→共振。按照這條進化路線描述提高輻射管溫度分布均勻性的進化過程，系統正處于進化的周期性作用階段，可以進一步改善兩側燒嘴的燃燒周期或者向增加頻率的方向發展，如提高兩側燒嘴交替燃燒的頻率以提高輻射管溫度分布的均勻性 。

為了提高輻射管的熱效率，最直接的辦法就是增加輻射管的長度，提高煙氣在輻射管內的流動時間，使煙氣與輻射管充分進行熱交換。但是輻射管長度過大就會帶來強度、剛度以及制造安裝方面的問題，影響輻射管的使用壽命。后來又不斷改進燒嘴的結構，使燃氣與助燃空氣充分混合后充分燃燒，進而提高輻射管的熱效率。

20 世紀70 年代以后，出現了蓄熱式燃燒技術，發明了蓄熱式燒嘴，用來回收煙氣余熱，大大減少了能源的浪費。20 世紀90 年代初，蓄熱式燃燒技術得到了廣泛應用，換向閥和控制系統的可靠性也得到改善，熱效率大幅提高至70%～ 90%。蓄熱式燃燒技術的工作原理: 助燃空氣經過四通換向閥由助燃空氣通道進入A 燒嘴，經A 燒嘴的蓄熱體加熱后與煤氣混合在輻射管內燃燒，燃燒產生的高溫煙氣流經輻射管后進入燒嘴B，加熱燒嘴B 內的蓄熱體后由煙道排出。經過一段設定的時間后通過四通換向閥與煤氣換向閥改變助燃空氣與煤氣的流向，助燃空氣經過四通換向閥由助燃空氣通道進入B 燒嘴，經過B 燒嘴內的蓄熱體加熱后與煤氣混合燃燒，燃燒產生的煙氣經過A 燒嘴由煙道排出，在經過A 燒嘴的同時加熱A 燒嘴內的蓄熱體。冷空氣和高溫煙氣如此交替的流經A、B 燒嘴的蓄熱體，通過蓄熱體交換熱量。

蓄熱式燃燒技術可以將排出的煙氣溫度降低至200 ℃以下，大大提高了輻射管的熱效率。這一提高熱效率的過程勾勒出輻射管向超系統進化的技術發展路線:

向超系統的進化路線--當一個系統自身發展到極限時，它向著變成一個超系統的子系統方向進化，通過這種進化，原系統升級到一種更高的水平，其中的一條進化路線為: 單系統→雙系統→多系統。按照這條路線描述提高輻射管加熱效率的進化過程: 系統正處于進化的最后階段 。

加熱爐所用的輻射管數量大、價格昂貴，例如某退火爐所用的輻射管共128 根，每根價格為3.7 萬元，如果每根的使用壽命提高0.5 ～ 1 年，則會產生巨大的經濟效益。因此，如何提高輻射管的使用壽命具有很高的研究價值。影響輻射管使用壽命的主要因素有輻射管的材質、結構和制造工藝、輻射管內的燃燒氣氛、安裝結構和維護、輻射管表面溫度分布的均勻性、生產工藝及操作水平等。

常用的U 型或W 型輻射管質量較大，在使用過程中，在交變熱應力和自身質量的共同作用下，易發生彎曲疲勞損壞及蠕變變形損壞。為減小輻射管的變形，在每個彎頭處設置有與輻射管一體的固定支撐結構，安裝時支撐在爐壁上。為適應輻射管的熱漲與冷縮變形，在燒嘴側的出口與爐蓋之間設置膨脹節，通過膨脹節的補償，避免了裂紋的產生，提高了輻射管的使用壽命。同時將輻射管彎頭處的固定支承改為浮動支撐，進一步減小了裂紋的產生。提高輻射管使用壽命的技術進化路線為:柔性進化路線: 剛體系統→單鉸鏈系統→多鉸鏈系統→柔性系統→場連接系統。按照這條進化路線提高輻射管使用壽命的進化過程: 輻射管正處于多鉸鏈系統階段，可以進一步提高輻射管的柔性，使之成為柔性系統，進而向場連接系統進化，如利用磁懸浮原理，使輻射管懸空 。