Футеровка вагона для приема и транспортировки раскаленного кокса Советский патент 1990 года по МПК C10B39/12 C10B39/14 

Футеровка работает следующим образом.

Раскаленный кокс поступает на рабочую поверхность футеровки. Ячейки рабочей поверхности заполняются коксовой мелочью и шламом, причем образуется ячеистый слой, состоящий из ребер 2 и дисперсной коксовой среды, Заполнившей ячейки 1. Тепловой поток передается через ячеистый слой к основанию плиты 3 а затем - в окружающий воздух. В связи с тем, что ячеистый слой представляет собой термиVe - объем воздуха в упомянутом объеме дисперсной среды, м3 . Принимают

А к- 1,3 Вт/м-К

(2)

10 8 2.4V10-2 Вт/м К (3)

Считая приближенно размер частиц шлама в пределах 0,3-0, 5 мм, частицы - сферическими и заполнение

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к вагонам для приема и транспортирования раскаленного кокса, используемым в коксовых цехах, и предназначено для использования в тушильных вагонах при тушении кокса мокрым способом и в коксовозных вагонах при сухом тушении кокса. Цель изобретения - повышение срока службы и трещиностойкости футеровки вагона. Рабочая поверхность футеровки вагона для приема и транспортирования раскаленного кокса выполнена с ячейками, причем коэффициент ячеистости находится в пределах 0,5-0,8, а отношение высоты ребра ячейки к толщине футеровочной плиты находится в пределах 0,3-0,75. Рабочая поверхность футеровки содержит ячейки, ограниченные ребрами. 2 ил., 1 табл.

ческое сопротивление, средняя темпе- щ плотнеишим решетчатым, получают для

ратура основания плиты, определяющая ее стойкость, является более низкой (приблизительно на 115°С) по сравнению со средней температурой плиты, не имеющей ячеек. В связи с этим термические нагрузки на футеровку снижаются и, вследствие этого, долговечность и трещиностойкость футеровки увеличиваются.

Применение устройства позволяет повысить стойкость футеровки коксо- тушильного и коксовозного вагонов за счет выполнения рабочей поверхности футеровки с ячейками, причем коэфпорозности

П 1

л

II

20

25

ЯГ- ° 2595,(.)

подставляя (2), (3) и () в выражение (1), получают

Ъ 0,8925 Вт/м К(5)

Определение теплопроводности через слой, содержащий ребра ячеек и дисперсную засыпку шлама. Приближенная оценка коэффициента теплопроводности

фициент ячеистости находится в пре- чп через среду содержащую слои, парал- делах 0,5-0,8, а отношение высоты реб-3° Г™80 П°Т°КУ Да6ТСЯ ра ячейки к толщине футеровочной плиты находится в пределах 0,3-0,6, что . п Oi (1 П ) 01 (6) позволяет значительно уменьшить теп- л v 1/ лм , лопередачу от кокса к футеровке за счет образования теплоизоляционного слоя вследствие заполнения ячеек коксовой мелочью и шламом.

Для определения теплопроводности дисперсной системы кокс - воздух примулой (5):

3« n,1 - ,

- эффективный коэффициент

нимают приближенную схему чередующихся слоев кокса и воздуха:

35 где

теплопроводности через слой, Вт/м-К;

AM - коэффициент теплопроводности материала ребер (металла), Вт/м-К; П, - коэффициент заполнения слоя дисперсной средой, называемый коэффициентом ячеистости.

Ь Л + 11 - ПТ А

(1)

где А - коэффициент теплопроводности дисперсной среды, Вт/м-К; Лц- коэффициент теплопроводности кокса, Вт/м К; коэффициент теплопроводное-50

ти воздуха, Вт/м К; П - пористость дисперсной среды. При этом

П -:

V,

VJ

+ V6

где V к - объем кокса в выделенном - объеме дисперсной среды, м

|3.

порозности

П 1

л

II

ЯГ- ° 2595,(.)

подставляя (2), (3) и () в выражение (1), получают

Ъ 0,8925 Вт/м К(5)

через среду содержащую слои, парал- Г™80 П°Т°КУ Да6ТСЯ . п Oi (1 П ) 01 (6) л v 1/ лм ,

мулой (5):

3« n,1 - ,

- эффективный коэффициент

где

теплопроводности через слой, Вт/м-К;

AM - коэффициент теплопроводности материала ребер (металла), Вт/м-К; П, - коэффициент заполнения слоя дисперсной средой, называемый коэффициентом ячеистости.

При этом

П,

V,

.У1-

+ VM

где Vo. - объем дисперсной среды, м3;

VM - объем ребер ячеек, м3. В рассматриваемом случае ребра расположены квадратной решеткой, при этом

П,

Ч

8)

1

(±)2

1 +$

где & - толщина ребра ячейки, м;

1 - расстояние между ребрами, м.

5

Если, например Ј 0,05 м, получают

П, 0, .

О,Obi

м,

Если футеровка вагона для приема и транспортирования раскаленного кокса изготовлена в виде плиты с ребрами из чугуна, то

Ъм 62,8 Вт/м-К.

Подставляя значения (5), (7), (8) в выражение (6), получают Ъ эфф 19,25 Вт/м-К.Т

Для определения температурного поля используют расчетную схему теплопередачи через плоскую двухслойную стенку. Вычисляют величину плотности теплового потока

tk - te

1 + -А + 1 + 4 + 1

об

А

об

71

m

oi,

де g

- плотность теплового потока,

ВТ/М2;

tK - температура раскаленного кокса,0 С;

tg - температура воздуха,°С;

si - коэффициент теплоотдачи от раскаленного кокса к ячеистому слою, Вт/м2 К;

оЈ - коэффициент теплоотдачи от ячеистого слоя к сплошному слою, Вт/м2-К;

коэффициент теплоотдачи от

Остальные сочетания h и Л не проверялись, так как суммарная толщина футеровки должна удовлетворять неравенствам

0,020 м Ј h+ Д 0,035 м,

здесь h + U является общей толщиной футеровочной плиты. При коэффициенте ячеистости П, 0,5 соответствующая ячеистая система становится трудновыполнимой из-за технологии литья,

1555338

10

20

h А дфер

сплошного слоя ,к воздуху, Вт/м2-К;

толщина ячеистого слоя (высота ребра ячейки), м; толщина сплошного слоя (основания плиты), м; коэффициент теплопроводности через ячеистый слой, Вт/м«К;

7iM - коэффициент теплопроводности сплошного слоя, Вт/м-К. Если А9(рсР 19,25 Вт/м-К; Дм 62,8 , то oi, сЈ П.бВт/м2-, 15 4 3,9 Вт/м2-К. Различие в значениях коэффициентов теплоотдачи определяется тем, что при теплопередаче от кокса к ячеистому слою и от ячеистого слоя к сплошному слою, воздух практически неподвижен, а нерабочая сторона футеровки омывается воздухом. Принимая, что tк 1100°С, te 20°С вычисление средней температуры сплошного слоя проводят по формуле

1

oi, 25

0

5

-ср

- tv.

ч+ч

iM + + -i- + й-.3332-А,

1 + i- + + -1-

& Аэфф W 2Для различных значений h и i результаты вычислений сведены в таблицу: при этом в случае h 0, необходимо положить cL + оо , так как промежуточный ячеистый слой отсутствует. Средняя температура сплошной части плиты,ЭС.

при П 0,8 ребра ячеек не выдерживают на динамическую нагрузку. При значениях 0,5 П, 0,8 средняя температура сплошной части плиты вычисляется аналогично предыдущему и составляет 170-180°С. Это означает, что высота ячеек определяется лишь усло55 вием их заполнения шламом.

Если --- h+A

0,75, то резко ослабляется прочность конструкции из-за относительно малой толщины сплошного слоя футероки к толщине футеровочной плиты должно находиться в пределах 0,3-0,75.

Использование устройства позволяет повысить надежность работы коксовоз- ных вагонов. Формула изобре н и я

футеровка вагона для приема и транспортировки раскаленного кокса, выпол, 1

кости, рабочая поверхность футеровки выполнена с ячейками, причем коэффициент ячеистости находится а пределах 0,5™0,8, а отношение высоты ребра ячейки к толщине футеровочной плиты соответствует 0,3-0,75.