HRC远红外涂料对格子砖蓄热性能影响测试
高炉热风炉在将燃料燃烧产生的热能传递给低温空气的过程中，格子砖扮演着至关重要的角色。格子砖的表面积越大，其与燃烧产物及鼓风之间的热交换能力就越强；而格子砖的质量越大，其蓄热能力也越出色。然而，在格子砖体积固定的情况下，重量与换热表面积之间存在一定的矛盾关系，难以同时实现两者的最大化。为了解决这一矛盾，进而提高热风温度，研究者依据辐射传热理论，探索节能涂料在热风炉格子砖表面的应用效果。节能涂料能够提升物质表面的黑度，从而显著增强其辐射和吸收热量的能力。将其应用于格子砖表面，有望在不改变格子砖质量和表面积的前提下，提高格子砖的传热能力和蓄热量，实现无需额外投入设备即可提升热风温度的目标.
实验测试
格子砖蓄热能力实验
升温速度影响实验
实验选取尺寸一致的格子砖，分别制成涂覆节能涂料和未涂覆节能涂料的两种试样，对它们的升温速度进行连续监测和对比分析。试样摆放情况可参考图1，其中测点1、3位于试样上表面10mm处，测点2、4位于试样中心位置。采用埋设热电偶的测温方法，精准记录试样不同深度处的温度变化情况，并计算出两种试样在升温过程中吸热量的差异。为确保两块试样在加热时的条件完全一致，将它们同时放入箱式电炉中进行加热，严格控制电炉的负载电压在220V左右，持续加热6小时，直至炉温升至1200℃后停炉并开始冷却。借助在线记录仪，详细记录下加热和冷却过程中试样的温度变化情况，相关温度曲线可参见图2至图4.
从图2、图3的温度曲线中可以明显看出，在两个试样的不同位置，温度变化趋势高度一致。在升温阶段，涂覆节能涂料的试样温度始终高于未涂覆涂料的试样，具体表现为测点3比测点1提前7分钟达到120℃，测点4比测点2提前5分钟达到1200℃；而在降温阶段，涂覆节能涂料的试样温度则一直低于未涂覆涂料的试样，温差逐渐增大，并在400℃左右达到最大值。图4的温差曲线进一步揭示了这一现象：在升温过程中，测点1、3（深度10mm处）的最大温差约为50℃，测点2、4（深度25mm处）的最大温差达到55℃；在降温过程中，深度25mm处的最大温差为10℃，深度10mm处的最大温差为12℃。实验结果充分表明，格子砖涂覆节能涂料后，其升温速度和降温速度均得到显著提升，从而有效增强了热风炉的吸热和放热能力，对提高热风温度具有重要影响.
吸热量实验
由于格子砖表面形状不规则，在加热过程中，确定合适的平均温度测试点存在较大困难，导致所测得的温度无法真实反映试样的平均温度。加之加热过程属于不稳定态传热，温度场分布并非线性，因此采用埋设热电偶测试温度并计算热量的方法，只能从趋势上说明节能涂料的节能作用，而无法精确量化涂料的节能效果。为了深入研究试样的实际吸热量，并计算出利用节能涂料后的单位节能率，实验将两个可比试样置于同一电炉内进行升温，严格控制加热时间，在未达到温度平衡时取出试样，迅速放入等量的冷水中。待水温达到平衡状态时，冷水吸收的热量Q水应与试样释放的热量Q样相等，测量水温的变化，即可求出试样在相同供热量条件下的不同吸热量。具体操作为：在同一格子砖上切取尺寸为直径50mm、高度90mm的试样两块，其中一块不做任何处理，标记为试样1；另一块涂覆节能涂料，标记为试样2。待试样完全干燥后进行称重，试样1的质量为37910g，试样2的质量为38713g。取两只最大量程为2000ml的烧杯，各加入600ml的水（水的初始温度为22℃）。当箱式炉的炉温升至350℃后，将两试样并行同时放入箱式炉内，控制炉温快速升至600℃，并记录升温时间为22分钟。随后同时取出试样，分别放入盛水的量筒中，每隔1分钟记录一次温度。为消除炉内温度不均对最终结果的潜在影响，将两块试样干燥后，互换位置再次放入炉内，重复进行第二次试验。在高温状态下（1200℃）重新制作试样并进行重复试验时，试样3的质量为37210g，试样4的质量为39418g。为避免水的沸腾散热损失，在高温状态中将烧杯中的加水量提高到1600ml。试验方法与低温试验保持一致，以求出不同温度下节能涂料对格子砖辐射能力的影响，相关试验结果可参考表1至表4.
表1 低温状态第一次试验
时 间 10: 57 10: 58 10: 59 11: 00 11: 01 11: 02
试样1 水温/℃ 55 62 68 74 74 74
时 间 10: 59 11: 00 11: 01 11: 02 11: 03 11: 04
试样2 水温/ ℃ 60 70 80 84 86 86
表2 低温状态第二次试验
时 间 11: 39 11: 40 11: 41 11: 42 11: 43 11: 44
试样1 水温℃ 40 56 60 64 65 65
时 间 11: 40 11: 41 11: 42 11: 43 11: 44 11: 45
试样2 水温℃ 38 58 62 64 65 65
表3 高温状态第一次试验
时 间 13: 44 13: 45 13: 46 13: 47 13: 48
试样3 水温℃ 52 54 56 58 58
时 间 13: 45 13: 46 13: 47 13: 48 13: 49
试样4 水温℃ 56 60 66 70 70
表4 高温状态第二次试验
时 间 14: 41 14: 42 14: 43 14: 44 14: 45
试样3 水温℃ 52 64 66 66 66
时 间 14: 42 14: 43 14: 44 14: 45 14: 46
试样4 水温℃ 68 70 76 78 78
吸热量提高率计算
通过查阅资料，获取不同温度下水的比热数据：初始温度te=22℃时，比热ce=4.1809kJ/(kg·℃)；最终温度t终=74℃时，比热c终=4.1921kJ/(kg·℃)。根据热量计算公式Q样=Q水=m水·(c终·t终-ce·te)，计算得出Q样=130194kJ。进一步计算单位质量的吸热量：q1=Q样/m样=345149kJ/kg。同理可得q2=417127kJ/kg，qc1=285122kJ/kg，qc2=279110kJ/kg。将两次试验结果取平均值，得到q1=(q1+qc1)/2=315136kJ/kg，q2=(q2+qc2)/2=348119kJ/kg。低温状态下吸热量提高率S=(q2-q1)/q1×100%=10.141%。采用相同的方法计算高温状态下的吸热量提高率为23.112%。通过试验数据可以看出，采用节能涂料的格子砖在相同时间内的吸热量明显大于未涂覆涂料的格子砖，这表明节能涂料对于提升格子砖的辐射和吸收能力具有显著作用，且在高温状态下的节能效果更为突出.
结论
节能涂料能够有效提高热风炉格子砖的蓄热性能，在相同的供热条件下，能够缩短格子砖的吸热和放热时间。节能涂料对格子砖蓄热能力的提升效果会随着温度的变化而有所不同，在低温状态（约600℃）下，吸热量可提高约10%左右；而在高温状态（约1200℃）下，吸热量提高幅度可达20%左右。因此，在热风炉上应用节能涂料时，应优先考虑温度较高的区域，例如热风炉格子砖的上部，以充分发挥节能涂料的性能优势.
参考文献：
• 杨世铭.传热学.人民教育出版社，1980.
• 吕以清.燃烧辐射的研究与实践.冶金能源，1996，(20)，3641.
• 卢为开.远红外辐射加热技术.上海：上海科学技术出版社，1983.张长保 编辑
