Плитовый холодильник металлургических агрегатов Советский патент 1981 года по МПК C21B7/10 

1

Изобретение относится к охлаждению оборудования, например металлургических агрегатов, и может быть использовано в черной и цветной металлургии .

Известен холодильник для металлургических шахтных печей, состоящий из металлической плиты с залитыми в ней по типу труба в трубе изогнутыми тепловыми трубами, соединенными с камерой конденсации, которая снабжена прикрепленной в ее нижней части перегородкой с отверстием, сочлененным с внутренней опускной трубой tl .

Недостатки такого холодильника следукмдие: холодильник и камера конденсации пространственно разделены, что усложняет его конструкцию, удли няется путь транспортировки конденсата теплоносителя из зоны конденсации в рабочую, для изготовления холодильника применяется литье, что существенно удорожает его изготовление.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является холодильник металлургических агрегатов, выпол.ненный в виде тепловой трубы с капиллярным покрытием и с размещенными внутри плиты пакетами охлаждающих труб Г2 .

Однако данный холодильник может работать при умеренных тепловых нагрузках, т.е. когда скорость испарения не превышает скорости поднятия теплоносителя по капилляру, площади нагрева и конденсации соизмеримы, что также создает ограничение по переносимому тепловому потоку, объединение нескольких тепловых труб с одной охлаждающей трубой ведет к последовательному нагреву охлаждающего агента и, следовательно, к снижению эффективности охлаждения последующих по ходу охлаждающего агента тепловых труб, для съема тепла с большой площади требуется пропорциональное увеличение числа тепловых труб, что усложняет, утяжеляет и существенно удорожает конструкцию.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что ПЛИТОВЫЙ холодильник выполнен в виде тепловой трубы с капиллярным покрытием и с размещенными внутри плиты пакетами охлаждающих труб, при этом плита снабжена экраном, установленным в пространстве между днищем

ермокамеры и охлаждающими трубами, ри этом экран имеет наклон днища сторону охлаждаемого участка и устаовлен с зазором относительно торцоых стенок термокамеры.

На фиг. 1 схематически представен охлаждающий элемент; на фиг. 2 азрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-4 дин из вариантов выполнения охлажающего элемента; на фиг. 5-6 - устойство для уплотнения электродного зазора электропечи, в котором установлен охлаждающий элемент.

Охлаждающий элемент (фиг. 1-4,) состоит из герметичного корпуса 1, олодильника 2 в виде пучка труб, ребер 3, экрана 4 с направляющей 5, транспортного канала 6, стенки 7 охлаждающего элемента, перегородок 8. Охлаждающий элемент устройства для уплотнения электродных зазоров состоит из герметичного корпуса 1, холодильника 2 в виде пучка труб, ребер 3, экрана 4 с направляющей 5, транспортного канала б, стенки 7 охлаждающего элемента, перегородок 8, выступа 9 охлаждающего элемента, уплотнительного кольца 10, каретки 11, пластины 12.

Охлаждающий элемент (фиг. 1-4) выполнен в виде герметичного корпуса 1, частично заполненного промежуточным теплоносителем. Внутри охлаждающего элемента расположен холодильник 2 в виде пучка труб, на днище на ребрах 3 установлен экран 4 с направляющей 5, образующей транспортный канал 6 вместе со стенкой 7 корпуса. Направляющая 5 экрана 4 повторяет форг му стенки 7 корпуса. Транспортный канал может быть разделен перегородками 8.

Ребра 3 могут быть жестко связаны с днищем охлаждающего элемента, либо с экраном 4.

На фиг. 1-6 охлаждаемая стенка элемента показана как вертикальная. В общем случае форма стенки и ее угол наклона,не лимитируется ни ее профилем, ни наклоном в ту или иную сторону, исключая ее горизонтальное положение.

Кроме того, соотношение горизонтальной поверхности, т.е. площади нагрева (в данном случае днища охлаждающего элемента) и негоризонтальной (в данном случае вертикальной стенки охлаждающего элемента) может быть самь8 различным.

холодильника могут бцть соединены как последовательно, так и параллельно.

Объем промежуточного теплоносителя выбирается на основании имеющихся экспериментальных данных.

Необходимое соотношение площадей поверхности испарения (в данном случае днища охлаждающего элемента) и поверхности конденсации (в данном

случае холодильника в виде пучка труб в каждом конкретном случае выбирается, исходя из значения плотности теплового потока п в зоне нагрева, рабочего давления Р в герметичной полости и соответствующей этому давлегг нию температуры насыщения промежуточного теплоносителя , коэффициента теплопередачи в зоне кипения и конденсации промежуточного теплоносителя и т.д.

С достаточной для инженерных расчетов точностью в данном случае уравнение теплопередачи можно записать в виде.- .

) t

откуда отношение площадей конденсации и нагрева равно

4н

ci- ОЧЛ н О

где- конд- коэффициент теплопередачи

в зоне конденсации, который

, то

РН k ioHAttH- o

Если предположить,что плотность теплового потока 350. 10 Вт/м, коэффициент теплоотдачи к водесЬохл 1500 Вт/м.град., температура воды на входе t(7 1°(1, давление в герметичной камере Р 1 ат.СЬ, 100°С) , то

кон iSO- -10

2.5

РН 1500 (-100-7;

т.е. соотношение площадей нагрева и конденсации равно 1:2,5.

Охлаждающий элемент работает следующим образом.

При воздействии тепловых потоков на корпус 1 охлаждающего элемента и вертикальные стенки 7 теплоноситель, например вода, нагреваясь до (температуры испарения, меняет свое агрегатное состояние и по поверхности экрана 4 из зоны испарения в виде пара поступает в транспортный канал б, образованный напрявляющей 5 экрана 4 и вертикальной стенкой 7 охлаждающего элемента, где возникает эрлифтный эффект поднятия теплоносителя против сил тяжести в виде, смеси пара и жидкости. При этом достигается теплосъем со стенки 7 охлаждающего элемента.

Экран при этом позволяет обеспечить сбор пара с достаточно большой

поверхности испарения и осуществить организационное его движение через транспортный канал.

Затем теплоноситель в виде пара и жидкости из транспортного канала

6через зазор между направляющей 5 экра:на 4 и крышкой охлаждающего элемента поступает в зону конденсации пара, расположенную над экраном, где находится холодильник 2 в виде пучка труб, по которому циркулирует охлажд ющий агент, например проточная вода. В этой зоне теплоноситель, поступающий в виде пара, конденсируется на поверхности труб холодильника. Понаклонной поверхности экрана вместе

с теплоносителем, пробрызгиваемым через транспортный канал 6 в виде жидкости через зазор, образованный экраном и вертикальной стенкой охлаждающего элемента (фиг. 1) или через зазор между экранами (фиг. 3) / конденсат вновь поступает в зону испарения. Затем цикл регулярно повторяется.

Для обеспечения организованного движения пара по транспортному каналу 6 последний может быть разделен из зоны дополнительными перегородками 8, устанавливаемыми между направляющей 5 экрана 4 и стенкой 7 охлаждающего элемента.

В качестве примера применения изобретения на фиг. 5,6 изобрсокено устройство для уплотнения электродны зазоров.

Устройство состоит из разъемных, например четырех охлаждак их элементов , с размещенным внутри него холодильником 2 в виде пучка труб, под которым на днище корпуса на веерообразно расположенных ребрах 3 установлен под положительным углом к нему и с раскрытием угла в сторону электрода экран 4 с направляющей 5, повторякнцей форму приэлектродной стенки

7корпуса по ее высоте, при этом внутреннее пространство элемента разделено экраном 4 на зоны, соединенные между собой запораNM и транспортным каналом 6 теплоносителя.

На выступах 9 охлаждающих элемен- тов у электрода по его периметру размещены сегменты из огнеупорного материала , образуквдие уплотнительное кольцо, которое поджимается с помощью пластин 12, причем охлаждакицие элементы соединены с каретками 11, перемещающимися по консольным балкам

печи. Дня обеспечения организованного давления пара транспортный канал 6 охлеикдающего элемента может быть разделен на зоны дополнительными перегородками 8, установленными между направляющей 5 экрана 4 и стенкой 7 охлаждающего элемента.

Использование предлагаемого элемента изобретения позволяет существенно увеличить надежность и эффективность охлаждения металлургических агрегаОтов и его отдельных узлов. Так как . зоны испарения и конденсации пространственно не разделены, то цикл испарение-конденсация и транспортировка конденсата в зону испарения происхо5дит за короткий промежуток времени, что в охлаждающих устройствах по типу тепловых труб является лимитирующим звеном.

Элемент является саморегулирующим1СЯ - увеличение доли теплоносителя

0 в жидком состоянии позволяет пропорционально увеличить и величину теплосъема с единицы.поверхности нагрева. Соотношение площадей (горизонтальной и негоризонтальной) может быть раз5личным и не лимитирует процесс охлаждения. Форма негоризонтальной стенки и ее угол наклона не лимитируются ни профилем, ни наклоном ее в ту или иную сторону, что позволя0ет производить охлаждение сложных контуров.

Формула изобретения

Плитовый холодильник металлургических агрегатов, выполненный в виде термокамери с капиллярным покрытием и с размещенными внутри плиты пакетами охлг1ждакяцих труб, отличающийся, тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, плита снабжена экраном, установленным в пространстве между днищем термокамеры и охлаждающими трубами, при этом экран имеет наклон от днища в сторону охлаждаемого участка и установлен с зазором относительно торцовых стенок термокамеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 499300, кл. С 21 В 7/10, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 541862, кл, С 21В 7/00,1975.

1

т

i

( (

A

M i

V f

Фиг.5

аьА

Фиг. 6