Спрейер Советский патент 1993 года по МПК C21D1/62 

; Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для здкалки труб со специального нагрева.

Целью изобретения является повыше- Hifie качества труб за счет улучшения усло- Bijiu их охлаждения.

Для достижения поставленной цели во внутреннем спрейере с соплами, расположенными на его наружной поверхности, по- с/едняя выполнена ступенчатой, а сопла выведены в зону перехода от одной ступени к другой, причем за каждой последующей ступенью от торца спрейера уменьшаются наружный диаметр Di ступени, подчиняясь соотношению

; KLOSpHapf-D UDi2- 2 :...: : Dn-i2 - D2 n, d2 : n2d22 :... : nndn2

уфл а наклона каналов сопл каждого ряда,

подчиняясь соотношению:

sln#i :sin a2:...:sin2an (Di-DBH.): :(D2 - DBH.)::(D - DBH).

где Онар- максимальный наружный диаметр ступени спрейера, мм;

DBH - внутренний диаметр спрейера, мм;

HI - количество сопл в зоне перехода от одной ступени к другой;

di - диаметр каждого сопла в той же зоне, мм.

На чертеже изображен внутренний спрейер, продольный разрез.

Внутренний спрейер включает наружную поверхность, выполненную из ступенчатых участков 1, диаметр DI которых уменьшается в сторону, обратную подводу охлаждающей среды, в зонах перехода от одной ступени к другой выведено гм количество сопл 2 диаметром di, длина h, каналов которых постоянная за счет соответствующего угла их наклона к продольной оси спрейера. В полости спрейера по его оси расположена коническая вставка 3.

Спрейер работает следующим образом.

сл

С

00

ы

Ч

о

XJ

Длинномерное полое изделие А, вращаясь и перемещаясь в продольном направлении,подвергаетсяизнутри принудительному охлаждению спрейером. Охлаждающая среда подается насосом через систему подвода в полость спрейера и далее через сопла 2 на внутреннюю поверхность изделия 4. Благодаря тому, что конструктивные размеры внутреннего спрейера взяты в определенном соотношении, по всей его длине поддерживается практически постоянный статический напор охладителя в полбсти перед соплами и подпор на выходе из сопл в зазоре между изделием и ступенчатыми участками спрейера.

Были проведены сравнительные гидравлические испытания предлагаемого и из- вестного устройств. При этом конструктивные размеры внутреннего спрейера с использованием приведенных зависимостей, а также расчетных гидравлических параметров приведены на конкрет- ном примере.

Параметры, являющиеся одинаковыми для предлагаемого и известного устройств, следующие: размер трубы 245x8 мм; расход воды 200 м3/ч; давление воды перед спрей- ером 5 атм (за вычетом противодавления).

Расчет внутреннего спрейера предлагаемой конструкции.

Максимальный наружный диаметр ступени спрейера

D

нар

2BMEy6bL :l29 218MM

1.05

1,05

Расход воды через первый ряд сопл (зона перехода от ступени диаметром DHap к ступени диаметром DI) - Yi 100 м /ч.

Диаметр сопла первого ряда - di 5 мм.

Площадь выходного сечения сопла FI 1,96 10

Скорость истечения воды из сопла в затопленное пространство в зазоре между спрейером и трубой W pV2g F 0.8V2 -9,81 50 25 м/с

П1

1,8

55 шт.

Расход воды через ряда

Xl Wi

n m

1,8м3/ч.

Количество сопл в 100

Fc 25

Угол наклона каналов сопл первого ряда к продольной оси спрейера cti 45 град.

Диаметр первой ступени DI зависит от гидравлических параметров: скорости движения воды в зазоре между внутренней поверхностью трубы и первой ступенью

спрейера. которая из соображений скорости парообразования не должна быть менее 4 м/с. Это обстоятельство, а также расход воды в начале очага охлаждения и определяют интенсивность охлаждения трубы при

закалке.

Следовательно, при расходе воды через первый ряд сопл Vi 100 м3/ч и скорости ее движения в упомянутом зазоре Мш 4 м/с площадь поперечного сечения в нем в районе первой ступени будет равна РШ1 - V 100 n nnRQ .,2 3600 -w- 3600 -4,0 ° 0069мДиаметр первой ступени DI определяется из зависимости

5

Di 0,785

уп

Р

if (1,05

Онар.)

-Ш1

П/4 0.218)2- 0.0069

(1,05

0,207 м

0.785

или 207 мм.

Расход воды через второй ряд сопл того же диаметра d2 5 мм принимаем V2 60 м /ч при той же скорости движения воды в зазоре между внутренней поверхностью трубы и второй ступенью. При этом П2

33 шт.

V2 60

v-l 1-8

П2

Из приведенного в формуле изобретения соотношения определяем диаметр второй ступени

0

5

40I ПЈ D2 - (1,05 Онар.)2 + D2.

02 НН -тт

0,194 м или 194 мм.

Угол наклона аг каналов сопл второго ряда к продольной оси спрейера. определенный из соотношения, приведенного в формуле изобретения, составляет

Sina sinfj(D2n-D)

UBH.

sin 45° (194 - 160) 0.707 34

or 30е

207 -160

47

0,51,

где Don - 160 мм из конструктивных соображений и создания соответствующего подпора по всему водяному тракту.

Расход воды через третий ряд сопл того же диаметра d 5 5 мм принимаем Va 40 Mi/ч при той же скорости движения воды в зазоре между внутренней поверхностью трубы и третьей ступенью. При этом пз

1 Va 40

- 22 шт. Из того же соотношег

- нця определяем диаметр третьей ступени

f -DS-tf+D2:

5

П2

пз

Jf1.5 -0.1942-0.2072 +Q.1942 1.5

0,185 мили 185 мм.

: Угол наклона аз каналов сопел третьего к продольной оси спрейера. опреде- ле нный из того же соотношения, составляет

(D3-D8)-0-5l;25

ЬЈ - UBHо4

- 0,375, аз 22°.

: Результаты испытаний показали, что по мере продвижения трубы и постепенного полного перекрытия сопл внутреннего спрейера предлагаемой конструкции выброс воды в сторону, обратную ее движе- Hijiio в зазоре, не наблюдался.

. Что же касается внутреннего спрейера известной конструкции, то по мере продвижения трубы и постепенного перекрытия сопл этого спрейера наблюдался неорганизованный выброс воды через задний торец трубы, т.е. в сторону, обратную движению основного водяного потока. Это вызвано противодавлением в зазоре, образованном трубой и спрейером, увеличивающимся и достигшим максимума при полном перекрытии всех сопл по длине спрейера.

Таким образом, использование предлагаемого внутреннего спрейера обеспечива- ет повышение качества термообработанных труб.

Формулаизобретения

Спрейер, преимущественно для внутреннего охлаждения полых изделий, выпол- ненный в виде полого конуса с соплами на наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества охлаждаемых изделий за счет улучшения условий охлаждения, наружная поверхность спрейера выполнена ступенчатой, а сопла размещены в зонах перехода от одной ступени к другой, причем в каждой последующей ступени от торца спрейера выполнены уменьшающимися:

- наружный диаметр D ступени, подчиняясь соотношению:

(1,05DHap)2-Di2 : Di2-D22J:...:

- Dn nidr nad2 ...nndtT, и угол а наклона каналов сопл каждого ряда, подчиняясь соотношению

sin а : sin «2 : sin од : ... : sin On (Di - DBH) : (Оз - DBH.)

:...: (D - D8H.);

где Онар - максимальный наружный диаметр ступени спрейера;

DBH - внутренний диаметр спрейера;

щ - количество сопел в зоне перехода от одной ступени к другой;

di - диаметр каждого сопла в той же зоне.

Сущность изобретения: спрейер выполнен в виде полого конуса с наружной поверхностью, выполненной ступенчатой из участков, диаметр которых уменьшается з сторону, обратную подводу охлаждающей среды; в зонах перехода от одной ступени к другой выполнено ni количество сопл диаметром di , длина I каналов которых постоянная за счет соответствующего угла О) их наклона к проодольной оси спрейера,В полости спрейера по его оси расположена ко ническая вставка. 1 ил.