Плитовый холодильник металлургических агрегатов

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.0380 (21) 2895449/22-02 (51) hh

3 с присоединением заявки Нов

С 21 В 7/10 (23) Приоритет—

Государственный комнтет

СССР

Ilo делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 1 1081.Áþëëåòåíü М 38

Дата опубликования описания 1Ы081 (53) УДК 669.162. . 214. 22 (088.8) Л.И.Данилов, В.Г.Распопин, В.С.Берман, А.В. Спесйв ийфдт ;.

Ф.М.Черномуров, В.В.Аличкин, Э.A.Øàìðî, О.A.,Ряузов,:, З.В.Зорий, А.В.Жибинов и В.К.Тарханов

1 (72) Авторы изобретения

Норильский ордена Ленина и ордена Трудового .Красного =-"À

Знамени горно-металлургический комбинат им.А.П.Завейягина и Норильский вечерний индустриальный институт (71) Заявители (54) ПЛИТОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ

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 (Ц .

Недостатки такого холодильника IS следующие: холодильник и камера конденсации пространственно разделены, что усложняет его конструкцию, удли няется путь транспортировки конценсата теплоносителя иэ зоны конденса- 20 ции 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, выполненный в виде тепловой трубы с капиллярным покрытием и с размещен- 30 ными внутри плиты пакетами охлаждающих труб (2) .

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

872552 термокамеры и охлаждающими трубами, при этом экран имеет наклон днища в сторону охпаждаемого участка и установлен с зазором относительно торцовых стенок термокамеры.

На фиг. 1 схематически представлен охлаждающий элемент, на фиг. 2 .разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3-4 один из вариантов выполнения охлаждающего элемента; на фиг. 5-6 — устройство для уплотнения электродного зазора электропечи, в котором уста!

О новлен охлаждающий элемент.

Охлаждающий элемент (фиг. 1-4) состоит из герметичного корпуса 1, холодильника 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, хо- 20 лодильника 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, уплотнительиого 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 б вместе со стенкой 7 корпуса, Направляющая 5 экрана 4 повторяет фор-, му стенки 7 корпуса. Транспортный канал может быть разделен перегородками 8.

Ребра 3 могут быть жестко связаны 40 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 45 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 самым различным.

55 Грубы холодильника могут быть соединены как последовательно, так и параллельно.

Объем промежуточного теплоносите-. ля выбирается на основании имеющих- 60 ся экспериментальных данных.

Необходимое соотношение площадей поверхности испарения (в данном случае днища охлаждающего элемента) и поверхности конденсации (в данном 65 случае холодильника в виде пучка труб) в каждом конкретном случае выбирается, исходя из значения плотности теплового потока с „ в зоне нагрева, рабочего давления P в герметичной полости и соответствующей этому давлет нию температуры насыщения промежуточного теплоносителя 1н, 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

"конд(н- о) конд= н н откуда отношение площадей конденсации и нагрева равно v.îíä Фн н *охи н о» где1конд- коэффициент теплопередачи в зоне конденсации, который равен

1 конд

+ ст конд ) ст охи

< ст

Т>К как 7 (< м

7 ст <" 0%<

4 1 с< 1 то

*конд <охл

\ конд н

"конд(н- î) кон МО 10

Cg ЮОО (10О-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 поверхнос ти 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

Если предположить,что плотность теплового потока g = 350. 10 Вт/м, коэффициент теплоотдачи к водей.ОХ

1500 Вт/м .град., температура воды и на входе1о= 7оС, давление в герметичной камере Р = 1 ат.(4н= 100 C) то

872552 поверхности испарения и осуществить организационное его движение через транспортный канал.

Затем теплоноситель в виде пара и жидкости из транспортного канала

6 через зазор между направляющей 5 экрана 4 и крышкой охлаждающего элемента поступает в зону конденсации пара, расположенную над экраном, где находится холодильник 2 в виде пучка труб, по которому циркулирует охлаждающий агент, например проточная вода.

В этой зоне теплоноситель, поступающий в виде пара, конденсируется на поверхности труб холодильника. Понаклонной поверхности экрана вместе с теплоносителем, пробрызгиваемым 35 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), кон- 2О денсат 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 изображено устройство для уплотнения электродных зазоров.

Устройство состоит из разъемных, например четырех охлаждающих 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 4Q с раскрытием угла в сторону электрода экран 4 с направляющей 5, повторяющей форму приэлектродной стенки

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

На выступах 9 охлаждающих элемен тов у электрода по его периметру размещены сегменты из огнеупорного материала, образующие уплотнительное кольцо, которое поджимается с помощью пластин 12, причем охлаждающие элементы соединены с каретками 11, перемещающимися по консольным балкам 55 печи. Для обеспечения организованного давления пара транспортный канал 6 охлаждающего 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 агрегатов и его отдельных узлов. Так как зоны чспарения и конденсации пространственно не разделены, то цикл испарение-конденсация и транспортировка конденсата в зону испарения происхо;, дит за короткий промежуток времени, что в охлаждающих устройствах по типу

"тепловых труб" является лимитирующим звеном.

Элемент является саморегулирующимся — увеличение доли теплоносителя в жидком состоянии позволяет пропорционально увеличить и величину теплосъема с единицы поверхности нагрева.

Соотношение площадей (горизонтальной и негоризонтальной) может быть различным и не лимитирует процеса охлаждения. Форма негоризонтальной стенки и ее угол наклона не лимитируются ни профилем, ни наклоном ее в ту или иную сторону, что позволяет производить охлаждение сложных контуров.

Формула изобретения

Плитовый холодильник металлургическьх агрегатов, выполненный в виде термокамеры с капиллярным покрытием и с размещенными внутри плиты пакетами охлаждающих труб, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, плита снабжена экраном, установленным в пространстве между днищем термокамеры и охлаждающими трубами, при атом 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

9 499300, кл. С 21 В 7/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 541862 кл. С 21В 7/00,1975.

872552

Составитель Б.Раковский

Редактор С.Тимохина Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Шомак

Эакаэ 8952/41 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4