Tubo radiante

La energía térmica en los hornos de calefacción se obtiene generalmente mediante la combustión de gases combustibles, como el gas natural. Sin embargo, los gases nocivos generados durante esta combustión pueden afectar negativamente al entorno necesario para el tratamiento térmico en el horno. Para solucionar este problema, se inventó el tubo radiante para quemar el gas combustible dentro del propio tubo. A continuación, el tubo radiante irradia energía térmica al horno, lo que evita que los gases nocivos contaminen el entorno del horno. Dado que el tubo radiante calienta la pieza de trabajo a través de la radiación de la pared del tubo, su eficiencia de calentamiento afecta directamente a la eficacia del tratamiento térmico. Por tanto, la eficiencia de calentamiento del tubo radiante es una característica clave.
El primer tubo radiante, inventado y utilizado en Alemania en la década de 1930, era un tubo recto de una sola capa que pasaba horizontal o verticalmente a través del horno. Los tubos radiantes en forma de U se introdujeron a principios de la década de 1950. Para mejorar la eficiencia de calentamiento, se desarrolló el tubo radiante de tipo W a partir del tipo U. Con los avances tecnológicos, surgió el tubo radiante de tipo P, un ejemplo típico. Otras innovaciones destinadas a aumentar la eficiencia de calentamiento llevaron a la creación de tubos radiantes con superficie de cáñamo. Estos tubos, en comparación con los tubos radiantes de superficie lisa, aumentaron el área de calentamiento en más del 30%, mejorando significativamente la eficiencia de calentamiento.
La evolución de los tubos radiantes sigue generalmente dos rutas tecnológicas:

La uniformidad de la distribución de la temperatura en la superficie de un tubo radiante es un indicador de rendimiento crucial. Afecta la capacidad de calentamiento, la calidad y la vida útil del tubo. Actualmente, los tubos radiantes de tipo U y tipo W son los más utilizados. En el diseño original, los tubos radiantes estaban equipados con un quemador en un extremo, lo que provocaba diferencias de temperatura significativas entre los dos extremos. Para mejorar la uniformidad de la temperatura, se añadieron bloques de núcleo al tubo para llenarlo con gas de alta temperatura, mejorando la transferencia de calor por convección y aumentando la temperatura en la cola. Más tarde, para mejorar aún más la uniformidad de la temperatura, se instalaron quemadores en ambos extremos y se introdujo la tecnología de combustión por pulsos. Además, al ajustar el tiempo de inversión de la combustión de los quemadores en ambos extremos, se pudo mejorar aún más la uniformidad de la temperatura.
La uniformidad de la temperatura está estrechamente relacionada con la longitud de la llama. Inicialmente, los quemadores solo podían realizar una combustión de una sola etapa. Los quemadores de dos etapas, que permiten el control de las proporciones de aire primario y secundario, se desarrollaron para ajustar la longitud de la llama y mejorar la uniformidad de la temperatura. La aparición de la tecnología de combustión regenerativa ha mejorado significativamente la uniformidad de la temperatura. Los experimentos han demostrado que a medida que aumenta la temperatura de precalentamiento del aire, la diferencia máxima de temperatura en la superficie del tubo radiante disminuye y el coeficiente de desigualdad de temperatura también disminuye.
Hay dos rutas de evolución tecnológica en este proceso: