соответствует q₁+q₂=min. Подставляя (5) в (2), получим q₁=q₂.

Распространив этот вывод на произвольное количество элементов ограждения, приходим к заключению, что необходимо стремиться к одинаковой плотности теплового потока через все ограждения поверхности котла. Желаемого результата q=idem можно достигнуть не только за счет разной толщины изоляции отдельных участков ограждения, но и ее составом, например, употребляя в наиболее напряженных в тепловом отношении местах изоляцию более высокого качества.

Учет того, что движущие силы и граничные условия для отдельных элементов ограждения котла могут существенно отличаться, усложняет приведенные выкладки, но не меняет принципиально результата.

Степень неравномерности теплопотерь через ограждения водогрейных котлов различных конструкций изучали на котлах трех типов: НИИСТУ, ТВГ и паровом котле ДКВР, переведенном на водогрейный режим. Котлы НИИСТУ-5 и НИИСТУ-5х2 (спарка) относятся к агрегатам малой производительности и устаревшей конструкции, однако до сих пор в эксплуатации находятся тысячи этих котлов. Каждую поверхность котлов (фронтальную, боковые, тыльную и верхнюю) разбивали на 20-30 участков, примерно одинаковой площади. Прямые измерения плотности теплового потока [1] усредняли для каждого участка и строили гистограммы частот [2]. В соответствии с рекомендациями [2] группировали значения q в десять интервалов: 100200, 201300, …, 1001 Вт/м² (рис. 1). По вертикали откладывали частоты N повторений значений q в каждом интервале. Для водогрейных котлов не установлено предельное значение допустимой плотности теплового потока, для мощных паровых котлов по данным ОРГРЭС [3], она составляет q_доп=350 Вт/м². Экспериментальное исследование перепадов температуры и коэффициентов теплоотдачи от наружных поверхностей ограждений водогрейных котлов дает основание предложить в этом случае q_доп=250 Вт/м². Это значение нанесено на гистограммах рис. 1 штриховой линией. Простой расчет показывает, что для НИИСТУ-5 всего 18% поверхности ограждений удовлетворяют такому требованию, а для НИИСТУ-5х2 - около 25%. Характер гистограмм показывает, что при проектировании обмуровки этих котлов были допущены ошибки, имеет место также наличие выгорания обмуровки. Наличие участков с q1000 Вт/м² (почти 10% для НИИСТУ-5 и около 6% для НИИСТУ-5х2) говорит об их критическом состоянии и необходимости срочного ремонта.

Иной характер имеют гистограммы распределения теплопотерь для современных компактных котлов ТВГ-4 и ТВГ-8 с ширмовыми экранами в топке (рис.2). Больше половины наружных поверхностей удовлетворяют условию q250 Вт/м², а для остальных участков увеличение теплопотерь соответствует резкому снижению количества участков. Гистограммы напоминают экспоненты с большим значением параметра распределения. Это свидетельствует о том, что спроектированы ограждения в основном правильно, а «всплески» теплопотерь вызваны некачественным монтажом или выгоранием обмуровки на отдельных участках. Подобную гистограмму теплопотерь имеет паровой котел ДКВР, переведенный на водогрейный режим (рис. 3). Это можно пояснить тем, что котел ДКВР разработан почти 70 лет тому назад, за это время его обмуровку много раз усовершенствовали. Кроме того, перевод котла на водогрейный режим привел к снижению общего уровня теплопотерь и выравниванию эпюров плотности теплового потока по отдельным элементам ограждения. Службам эксплуатации водогрейных котлов для выявления участков обмуровки с повышенными теплопотерями и принятия решения об их ремонте не обязательно приобретать теплометрическую аппаратуру, которая изготавливается по индивидуальным заказам на кафедре теплотехники Национального университета пищевых технологий (г. Киев). Достаточно переделать стандартные термощупы: в термопарах расположить холодные спаи в воздухе на расстоянии 2-3 см от пластины термощупа. После прижатия пластины к поверхности сигнал термощупа будет пропорционален t₂ - разности температур поверхности ограждения и воздуха за пределами пограничного слоя. Для расчета плотности теплового потока q=₂·t₂ до получения экспериментальных данных по коэффициенту теплоотдачи ₂ от ограждений водогрейных котлов можно пользоваться средней величиной ₂=12,00,5 Вт/(м²К), для паровых котлов большой производительности [4].