Устройство для испарительного охлаждения теплонагруженных элементов Советский патент 1980 года по МПК C21B7/10 

Изобретение относится к области испарительного охлаждения теплонагру женных элементов нагревательных печей, конкретнее к устройствам охлаждения продольных (глиссажных) и поперечных труб и может быть также использовано в областях, где для охлаждения деталей, агрегатов и т.д. необходима естественная циркуляция жидкости. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является устройство эжекции пароводяной смеси в любой точке контура с помощью парового сопла f . Недостатком известного устройства является необходимость установки барабанов-сепараторов на большую, высоту, что требует создания громозд ких конструкций, дополнительного усиления их, резко усложняет KONwyтации и плохо вписывается в рабочее пространство цеха. Кроме того, в процессе пуска печи, необходимые зн чения движущих напоров достигаются за счет подачи сжатого воздуха в нижние точки подъемных труб, что тр бует дополнительного расхода сжатог .воздуха., Цель изобретения - интенсификация охлаждения детали и уменьшение габаритов устройства. Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве испарительного охлаждения теплонагруженных элементов, включающем естественно циркуляцию пароводяной смеси в контуре, пар возвращают в контур,конденсируют его и одновременно ускоряют истечение конденсата, который затем смешивают с подпиточной водой, причем пар возвр ащают в контур в количествах 0,5-1 т/ч, а конденсат ускоряют до скоростей 10-250 м/с. конденсацию пара осуществляют в специальном устройстве, состоящем из теплового сопла и диффузора. В результате разности термодинамических работ испарения жидкости в охлаждае№1Х деталях и конденсации части его в вышеуказанном устройстве происходит движение жидкости в горизонтальных выЬокотеплонагруженных трубах с необходимыми скоростями, способствующими требуемому охлаждению. Получение динамического напора, способного пропустить жидкость через систему -с необходимыми скоростями,способствующими требуемому охлаждению.

Получение динамического напора, способного прюпустить. жидкбсть чер(ез сиетему с необходимой скоростью, позможно йри достаточной разности TeM ператур между испарителей и конденсатором. Количес тво конденсируемого пара определяют величиной движущего Hanopei, йеобходйМогЬ длй создайия йужньж Скоростей исгечёййЙ кондёнсаТ-Й. .;.,-;: v,-: --:;.- ч-,; - - ; ( -/ ,;;-; - :

Во избежание запирания теппойого сопла, последнее рассчитывается

по услбвиям частйч;нрй йбйШйсШии в

йёййЪД&ёде1аноа7д hajpa до ёйачёнйй efo объемного содержаний большим величины О,i-Q,8, KOfSa uKbpdctb расйрбсгранёния звука в Двухфазных ср дах ёше в.елйка (больше 100 м/с) .

;.. . На чертеже предста влена принципи альная/схема охлаждения- горизонтальной трубы нагревательной йечи.

П IP и м ер ,1. К горизЬнтальной :глисс:ажной трубе 1 по Трубе 2подводят циркуляционную, воду при t

., . 214с ОТ побуждающего циркуляцию уст ройства/ состоящего из тецлово:, го сопла 3 ;И диффузора 4. В охлаж; даейбй. горизонтальной глиссажной трубе 1 часть- циркулирующей В систе ме воды при t йреЪраЩйют в пар. Скорость истечения циркулирующей аоды в горизонтальной трубе составляет 2 м/с, что исключает расстояние Потока пароводяной смеси. Чароводйную смесь при t 2О6°С направляют по трубопроводу 5 в барабан-сепаратор б , где происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду под

2Q6°C

давлением равным 18 ата и t

Частьотделившегося в сепараторе пара отводят по трубе 7, а другую часть по трубопроводу 8 подают на вход теплового сопла 3 при V 8 м/с, где за счет охлаждающей его ехнической воды 13, пропускаемой через рубашку 9 сопла, парчас ичн(о конденсируют, одновременно ускоряя. Количество поДаваейо1 Э г1315а составляет 0,6 т/ч. ,, .,,„„..,„Несконденсировавшийся в тепловом сопле пар при t кЬйДенсируют в выходном сечении сопли, куда из: сепаратора б по трубе 10 поДаЮт смесь циркулирующей в системе воДй й .пйтНтейьнОй воды, подаваемой по трубе 11 из устройств водоподготовки-.Температура смеси сбставляет л . Температура питательной воды-равняется л, юоС. Давление в выходнОм сечении сопла 3составляет 15 ата, а скорость истечения пароврдянОй смеси равняется приблизительно 100 м/с. На выходе иэ Диффузора 4 скОрОсть истечения пароводяной смеси равняется 5 м/с при давлении равном 21 ата, причем 1° . 214 С. В процессе разогрева печи нужное для побуждения Циркуляции количество пара по трубе 7 забирается из системы теплоснабжения завода.

Из Описания устройства видно,что за счет перепада давлений и температур возникает работа термодинамического цикла, образованного процессом . испарения воды, процессом конденсации пара в тепловом сопле и адиабатным или политропным процессом сжатия жидкости И. Пароводяной смеси в диффузоре. Эта полезная работа цикла расходуется на преодоление сопротивлеыий вйех звеньев системы охлажёния. .

Пример 2. {Аналогичен.примеру 1) . Часть отделившегося в сепараторе пара отводят По трубе 7, а часть по трубопроводу 8 подают на вход теплового сопла 3, при V 20 м/с, где за -счет охлаждающей его технической воды 13, пропускаемой через рубашку 9 сопла, пар конденсируют на 90%, одновременно ускоряя. Количество пара составляет 1 т/ч. ,. - ,

Давление в выходном сечении сопла 3 составляет 15 ата, а скорость истечения пароводяной смеси равняет- . сяприблизительно 250 м/с,. На выходе из диффузора 4 скорость .истечения пароводяной. смеси равняется 7 м/с . при давлений равном 21 ата, t°. 214С..О;- ; : /.:.,,. , , 6 Использование предлагаемого .устройства обеспечивает по сравнению с существуйщймй способами следующие Преимущества: i ...:;/,:,„,:,.,. ... , умекйшёйие габарйтой установки систем испарительного охлаждения; циркуляционных наСосов; устанойка таких систем охлаждения нанагревафёльных печах не требует усиления стрОитёльныХ конструкций.

Формула изобретения

Устройство для испарительного охлаждения тепЛонагруЖенннх элементов , соДёржащёё образующие контур охлаждаемую деталь, барабан-сепаратОр, подводящие и отводящие трубопроводы, и встроенный в контур пароводяной йасос, о Т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации охлаждения детали и уменьшения:габаритов 5 устройства, пароводяной насос выполнен в виде сопла, с диффузором,снабженногр, наружной водоохлаждаемой рубашкой. . . .. . . ,

Источники информации, Принятьге во внимание при экспертизе

1. Авторскре свидетельство СССР № 258329, Кл. С 21 В 7/16. 14fi9.