Экранная теплоизоляция для цилиндрических электропечей Советский патент 1991 года по МПК F27D1/00 

Изобретение относится к электротермии, в частности предназначено для круглых печей электросопротивления.

Цель изобретения - повышение тепловой эффективности.

На фиг.1 изображена конструкция экранной теплоизоляции; на фиг.2 - то же, листы которой имеют вогнутость и дистан- ционирующие элементы.

Теплоизоляция состоит как минимум из двух концентрично расположенных слоев лепестковых экранов 1 и 2. Каждый слой экранов содержит тонкие металлические листы 3, каждый из которых расположен под углом к предыдущему со смещением конца

листа так, что внутренняя поверхность листов образует замкнутый контур. Листы во внутреннем слое направлены в противоположную сторону внешнему слою. Крепление наружных концов листов 4 наружного экрана производится с помощью проволоки, для чего в соответствующих местах на каждом из листов сверлятся отверстия соответствующего диаметра Сверление производится в пакете. Могут быть применены и другие методы крепления, как например, точечная и другая сварка (если позволяет материал лепестков). При этом наружные концы внутреннего экрана могут быть отогнуты и быть касательными наружной поверхности, обрао о

GJ GJ О О

зуемой концами лепестков внутреннего экрана, т.е. параллельно листам наружного экрана.

Наружные концы наружного экрана скрепляются между собой или несколькими цилиндрическими бандажами (полосками), или цилиндрическим экраном 5 (крепление - проволочные скобы или другой вид). Наружные концы листов наружного экрана для удобства крепления могут быть выполнены изогнутыми.

Длина листов внутреннего И и наружного h экрана выбирается из условия их равного термического расширения при рабочей температуре печи в установившемся тепловом процессе

iy tcpi гр1 tcp2.

где - коэффициент термического расширения материалов внутреннего и наружного листов, соответственно;

tcpi и tcp2 - средняя температура листов внутреннего и наружного экрана соответственно при установившемся тепловом режиме.

Соотношение длин листов внутреннего и наружного экранов b / itcPl . , PW. И

Для обеспечения более высокой тепловой эффективности листы как наружного, так и внутреннего экранов выполняются вогнутыми вовнутрь экрана (фиг.2), а для обеспечения гарантированного зазора листы имеют дистанционирующие элементы 6, например, выштамповки или керамические прокладки.

Дистанционирующие элементы в виде выштамповок наиболее просты и не ухудшают теплоизолирующих свойств теплоизоляции даже при ее минимальных наружных размерах, т.е. при плотном поджатии листов друг к другу, так как касание через выштамповки происходит только в одной точке, Поскольку экраны предназначены для печей электросопротивления, то керамические электроизоляторы здесь не обязательны в противоположность к индукционным печам, где они необходимы, так как недопустимо электрическое касание листов.

При работе печи в установившемся тепловом режиме при соблюдении условия равного термического расширения листов, наружного и внутреннего экранов, как очевидно, отсутствует деформация листов, а следовательно, и термические напряжения, что гарантирует высокую живучесть экранов.

Данная конструкция тепловой экранной защиты обладает при этом максимальной тепловой эффективностью (термическим сопротивлением) как при работе в вакууме, так

ив атмосфере текучих газов (гелий, водород).

Высокая эффективность работы в вакууме подтверждается теорией расчета листовых экранов, где основным определяющим

критерием является число отражений луча внутри клиновидных полостей и степенью его ослабления до выхода луча из полости. Из геометрических построений понятно, что чем меньше расстояние между лис5 тами, образующими клиновидную полость, тем больше луч будет находиться в ней до выхода в пространство.

Предлагаемая конструкция благодаря использованию начальной части клиновид0 ных полостей вух листовых экра нов и максимальному сближению листов между собой путем придания им вогнутости позволяет значительно увеличить тепловое сопротивление экрана путем увеличения числа от5 ражений теплового луча внутри полостей экранов, образованных соседними листами при минимальной толщине (габаритах) и металлоемкости.

В таблице приведены показатели, ха0 рактеризующие увеличение тепловой эффективности однослойного листового экрана с вогнутыми листами при отражательной способности поверхности листов 0,1-0,25, состоящих из 50 листов в зависи5 мости от радиуса вогнутости.

Из приведенных данных видно, что эффективность листовой изоляции при радиусе вогнутости листа, близком к рздиусу рабочей зоны, увеличивается вдвое, а тол0 щина изоляции уменьшается в 3 раза. Одновременно, как показали эксперименты, значительно снижается доля конвективной составляющей в общем теплообмене по сравнению с концентрическими экранами.

5 Таким образом, применение данной конструкции экранов в вакуумных печах электросопротивления взамен используемых концентрических экранов при большей или равной с ними эффективности увеличит срок

0 службы печей в 5-10 раз. благодаря высокой живучести лепестковых экранов из-за отсутствия в них температурных напряжений даже при резкой теплосмене.

При использовании в печах с защитны5 ми средами и особенно с сильно текучими газами (гелий, водород) данная конструкция будет более эффективной, как указывалось выше, из-за незначительных конвективных потерь тепла, которые примерно в 10 раз меньше, чем в концентрических экранах.

Применение данной конструкции в печах электросопротивления даст большую экономию материалов благодаря высокой жесткости конструкции и, как следствие, - снижение толщины используемого материала с 0,8-1,5 мм до 0,1-0,15 мм. К примеру, экономия молибденового проката при изготовлении одного экрана из молибдена внутренним диаметром 300 мм и высотой 60 мм сокращается в 8-10 раз и составляет 10-12 кг.

Следует также отметить, что для изготовления данной конструкции экранов может быть использована металлическая лента шириной 70-130 мм, и все лепестки каждого из экранов изготавливаются фрезеровкой в пакете, размещенном между 2-х пластин, толщиной 5-6 мм. Это делает изго- товление экранов исключительно технологичным.

Кроме того, как показали эксперименты, применение экранов данной конструкции в печах с атмосферами текучих газов, в

частности, с водородом обеспечивает значительно лучшую равномерность температур в рабочем пространстве по высоте. Формула изобретения

1.Экранная теплоизоляция для цилиндрических электропечей, содержащая листы, каждый из которых расположен под углом к предыдущему со смещением конца листа так, что внутренняя поверхность листов образует замкнутый контур, отличэющая- с я тем, что, с целью повышения тепловой эффективности, она снабжена концентрич- но расположенным основному слою листов дополнительным слоем листов, наружные концы которых расположены под углом к предыдущему со смещением конца листов, образуя замкнутый контур, при этом размещение листов дополнительного слоя направлено в противоположную сторону основному.

2.Теплоизоляция по п.1, отличающаяся тем, что листы выполнены вогнутыми с дистанционными элементами, направленными вовнутрь.

Изобретение относится к электротермии и используется в цилиндрических печах электросопротивления. Цель изобретения - повышение тепловой эффективности. Теплоизоляция состоит из двух концентрично расположенных слоев экранов (Э), выполненных в виде тонких металлических листов (Л), каждый из которых расположен под углом к предыдущему со смещением так, что внутренняя поверхность образует замкнутый контур. Листы наружного Э направлены противоположно слоям внутреннего Э и расположены в непрерывной последовательности касательно к наружной поверхности Л внутреннего Э и соединены с ними в местах касания. При этом длина Л внутреннего и наружного Э выбирается из условия их равного термического расширения при рабочей температуре установившегося теплового процесса. Внешние Л наружного Э могут соединяться между собой цилиндрическим бандажом или Э. Использование начальной части клиновидных полостей двух слоев Э и максимальное сближение Л значительно увеличивает тепловое сопротивление путем увеличения числа отражений тепловых лучей внутри полостей Э. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг.1

Фиг. 2