Холодильник доменной печи Советский патент 1983 года по МПК C21B7/10 

х

1

11

о:

И И II и

-П

I I со

00 4 Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может использовано для охлаждения нагревательных и плавильных печей. Известны холодильники доменных пе чей, предназначенные для охлаждения различных конструкций и элементов доменных печей с целью предохранения их от воздействия высоких температур представляющие собой чугунные корпуса с залитыми в них трубчатыми змеевинами охлаждения, соединенными с патрубками для подвода и отвода хлад агента l . Наиболее близким к. предлагаемому по технической сущности и. достигаемому эффекту является холодильник доменной печи, содержащий корпус с залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединенньоми с патрубками подвода и отвода хладагента, в которых установлены спирально изогнутые плас тины 2j . В известном устройстве охлаждающая вода используется недостаточно эффективно, так как получив вращательное движение только в подводящем патрубке по мере прохождения по змеевику, быстро теряет вращательное движение из-за вязкости воды и трени между стенками змеевика и слоями воды, а далее основная масса воды проходит Через центральную часть поперечного сечения змеевика, не участвуя активно в теплообмене. Вследствие того активный теплообмен происходит только в начальном участке охлаждающего змеевика. На большей длине змеевика по центру поперечного сечения поток .воды имеет более высокую скорость, чем на периферии сечения, где происходит повышение температуры воды, сопровождающееся выпадением солей временной жесткости и образованием на стенках змеевика накипи, нарушающей теплопередачу. В результате снижается стойкость холодильника и охлаждаемых конструкций и элеме)тов доменной печи. Цель изобретения - турбулизация потока хладагента по всей длине змеевика и увеличение вследствие этого степени охлаждения 2 олодильника и его стойкости. Поставленная цель, достигается тем, что в холодильнике доменйой печи, содержащем корпус с залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединен ными с патрубками подвода и отвода хладагента, на внутренней поверхност змеевиков выполнены кольцевые выступы на расстоянии друг от друга 0,25-0,5 внутреннего диаметра змееви ка и высот-ой 0,01-0,03 внутреннего диаметра змеевика. На фиг.1 изображен холодильник, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1) на фиг.З - узел 1 на фиг.2 (кольцевые выступы турбулизаторов); на фиг.4 - зависимость теплового потока и гидравлического сопротивления от высоты выступов-турбулизаторов J на фиг.5 - зависимость теплового потока от шага выступов-турбулизаторов. Холодильник состоит из корпуса 1 с залитыми в него Чрубчатыми змеевиками 2 охлаждения и соединенными с ними патрубками 3 для подвода и отвода хладагента. По длине змеевиков расположены кольцевые выступы-турбулизаторы 4 на расстоянии друг от друга 0,250,5 внутреннего диаметра змеевика и высотой 0,01-0,03 внутреннего диаметра змеевика. При проведении исследований получены зависимости теплоотдач, гидравлического сопротивления от размеров выступов и шага их расположения, коэффициент Рейнольдса для рассматриваемых условий ,0x0,04x10 - - т.е. течение турбулентное. Приодинаковых расходах теплоносителя, потерях давления и. объемах теплообменных аппаратов с выступамитурбулизаторами и с гладкими трубами тепловые мощности их равны Nu/NUfk при турбулентном течении ,8 ,2j4 Nu/Nurft ОглЧ/ 1т.е. интенсификация теплообмена эффективна при Nu|Nu /; /l r. в табл.1 приведены зависимости теплового потока и гидравлического сопротивления от высоты выступовтурбулизаторов. I ., Таблиц ..al Продолжение таб Из данных табл.1 и построенн на ее основе графика (фиг.4.) сл что при изменении высоты выступо в трубе отношение коэффициентов теплоотдачи Нуссельта (Nu), хара ризующее эффективность тепловой боты теплообменного устройства, малых значениях высоты выступов ра быстрее гидравлического сопротивл При этом оптимальные значения - находятся в пределах 0,94-0,98 ,01-0,03. В табл. 2 приведена зави мость теплового потока от шага выступов-турбулизато °° ТаблицаИз зависимости теплового потока от шага выотупов-турбулизаторов (табл. 2 и фиг.5) следует, что оптимальное отношение шага к диаметру трубы - для эффективной работы теплообменного устройства находится в пределах 0,25 01- ... При движении хладагента по змеевику на кольцевых выступах турбулизатора образуются слабые вихри, они не уносятся к центру потока, как происходило бы в случае значительного сужения, а движутся вдоль стенки канала змеевика и особенно интенсивно перемешивают пристеночный слой, резко увеличивая тем самым теплопередачу в нем (в 1,5-3 раза) , незначительно увеличивая при этом гидросопротивление . Предлагаемая конструкция холодиль ника позволяет значительно увеличить стойкость холодильников, конструкций и элементов доменной печи, уменьшить простои доменной печи из-за прогара холодильников и тем самым увеличить производительность печи. .Холодильник в результате повышенной теплоотдачи к хладагенту обес:печивает низкую по сравнению с существующей температуру рабочей стороШа1 холодильника. На основании этого стойкость холодильников увеличивается в два раза и не требуется их замены во время капитальных ремонтов второго разряда, проводимых через каждые пять лет. Замена холодильников будет производиться на капитальных ремонтах первого разряда через 10-14 лет. После осуществления реконструкции возрастет объем производства чугуна в результате сокращения продолжительности ремонта доменных печей второго разряда, уменьшатся затраты на строительно-монтажные работы по замене холодильников, сократятся капитальные затраты, возрастет производительность труда.

л

ХОЛОДИЛЬНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержа11ий корпус d залитыми в него трубчатыми змеевиками, соединенными с патрубками подвода и отвода хладагента, отличающийся тем, что, с целью турбулизации потока хладагента по всей длине змеевика и увеличения вследствие этого степени охлаждения холодильника и его стойкости, на внутренней поверхности змеевиков выполнены кольц€ вые выступы на расстоянии друг от друга 0,25-0., 5 внутреннего диаметра змеевика и высотой 0,01-0,03 внутреннего диаметра змеевика.

0,9 0,99 0,$9 0,92 0,9f t,0

(Ни/Нигд) фиг Л

у

1{ f.3 f.f

Н

I I

0,6 ifl

t/л

14 ut.S