Фурма

 

ФУРМА по авт.св. 93371:3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности теплопередачи , на внутренней полости корпуса выполнена кольцевая ванноч;ка , в которую заведен капиллярно-пористый .материал, выстилающий внутрен:нюю поверхность участка теплоподвода фурмы, при этом ванночка заполнена I капиллярно-пористым, материалом с ргщиусом пор -, 2бсоз9 F iTгде б - коэффициент поверхностного натяжения j f плотность рабочего тела; « - ускорение свободного Пс1дения; h - высота от носка фурмы до ванночки ; .9 0 - угол смачивания жидкости.

{1% {19

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

Ц

РЕСПУБЛИН э{Я) С 21 С 5 48 (ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫТВУ г 26С09 9 рyb где 6(61) 9 33713 (21) 3349147/22-02 (22) 19.10.81 (46) 30.04.83-. Бюл. М 16 (72) Ю.К. Гонтарев, Ю.П.Михайлов, В.Ф.Нрисняков, В.И;Луценко, Ю.И.Ефименко и Н.A.Носач (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государствен= ный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 669.184.142.(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР . Э 933713, кл. С 21 С 5/48, 1980. (54)(57) ФУРИА по авт.св. В 933713, отличающаяся тем, что с целью повышения эффективности теплопередачи, на внутренней. полости корпуса выполнена кольцевая ванноч;ка, в которую заведен капиллярно-по ристый.материал, выстилакханй внутрен;нюю поверхность участка теплоподвода фуриы, при этом ванночка заполнена ,капиллярно-пористым. материалом с

-радиусом пор коэффициент поверхностного натяжения; плотность рабочего тела{ ускорение свободного падения высота от носка фурмы до ванночки; 3 угол смачивания жидкости.

1814918

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к погружным фурмам для продувки жидкого металла.

По основному авт.св. 9 933713, известна фурма для продувки жидкого, металла, выполненная по.принципу теп- 5 ловой трубы с теплообменником и тер мосифоном 11)

Такая конструкция позволяет эффективно отводить тепло, однако макси-: мальная величина. теплопередачи дости- 10 гается в случае, когда процесс теплообмена (испарения) осуществляется непосредственно с поверхности капиллярно-пористого материала, насьв1енного теплоносителем. Над его поверхностью отсутствует слой теплоносителя. В этом случае критические тепловые потоки при испарении из фитиля более чем втрое превышают критические тепловые потоки в условиях ес Жственной конвекции. Для обеспечения указанных условий необходимо на всех режимах работы предотвратить стекание и скопление теплоноаителя в носо- 25 вую часть фурмы. Однако в связи с большой длиной корпуса (до 2-2,5 м) при оптимальной пористости капилляр. но-пористого материала, составляющей

80%, и соответствующем этой пористости эффективном диаметре пор (5060 мк) удержать такой столб жидкости только вследствие действия капиллярных сил не представляется возможным.

Кроме того количество теплоносителя в носовой части фурмы и в капиллярно-пористом материале зависит от режима работы фурмы и минимально только на расчетном режиме, который соответствует наиболее напряженным 40 условиям работы.

При номинальных режимах на участке испарения скапливается значительное количество рабочей жидкости, увеличивающей т рмическо сопротив- 45 ление тепловому потоку, уменьшающей поверхность капиллярно-пористого материала, с которей осуществляется эффективное испарение теплоносителя.

В связи с затоплением теплоноси- телем носка, который работает в наи5 более теплонапряженных условиях, коэффициент теплопередачи уменьшается в 5-6 раз„ а )критические тепловые потоки более чем в три раза, в связи с чем существенно понижается эффективность, а следовательно, и стойкость фурмы.

Цель изобретения — повышение эффективности теплопередачи.

Поставленная цель достигается тем, 0

vòî в устройстве на внутренней полости корпуса выполнена кольцевая ванночка, в которую заведен капиллярно;орнстый материал, выстилакщий внут>енюю поверхность участка теплоподвода фурмы, при этом ванночка запол- нена капиллярно-пористьм материалом с эффективным радиусом пор

26соз Е

g %

1 где 6 — коэффициент поверхностного натяжения; р — плотность рабочего тела о — ускорение свободного падения;

% — высота столба от носка фурмы до ванночки;

9 — угол смачивания жидкости.

На фиг.1 схематически представлена фурма, поперечный разрез; на фиг., 2 и 3- узел I на фиг.1; на фиг.4 и 5 — узел и на фиг.1.

Фурма состоит из корпуса 1 с наконечником 2, выстеленных капиллярнопористым материалом 3. В зоне отвода тепла расположена демпфирующая емкость — термосифон 4, заправленная

) аК сплавом с дефлектором 5. Последний охватывает зону б конденсации, которая одновременно является зоной испарения демпфирующей емкости термосифона 4. Демпфирующая емкость термосифона 4 в хвостовой части фурми охватывает теплообменник 7. Кольцевая ванночка 8 с капиллярно-порис-, тым материалом 9 выполнена в конце зоны испарения корпуса 1, в связи с чем в исходном положении рабочее ъело помещается в капиллярно-пористом материале, выстилающем зону испарения с наконечником 2, и капиллярнопористом материале, расположенном ванночке 8. При этом вследствие капиллярного давления рабочее тело удерживается от стекания в наконеч ник 2 .

Фурма работает следующим образок.

При погружении корпуса 1 с наконечником 2 в жидкий металл рабочее тело, заполняющее капиллярно-пористый материал 3, расположенный на цилиндрической,теплопередающей поверхности и наконечника 2, испаряется и конденсируется в зоне б на участке демпфирующей емкости — термосифона 4.

Теплота парообразования рабочего тела поступает к двухфазной емкоститермосифону 4. Образовавшийся пар в емкости - термосифоне 4 по кольцевой полости, образованной корпусом 1 и дефлектором 5 поступает к теплообменнику 7, конденсируется. Сконденсировавшийся пар рабочего тела стекает по стенкам в ванночку 8 с капиллярно-пористым материалом 9. При этом в результате капиллярного давления на капиллярно-пористом материале ванночки 8 рабочая жидкость продолжает удерживаться от стекания в наконеч1014916.ник,. а необходимая подпитка осуществляется вследствие гидростатического столба жидкости и разности капилляр- . ного давления в ванночке и в зоне наконечника.

При увеличении теплового потока вследствие испарения с поверхности и потерь давления при перемещении жидкости .из ванночки 8 к наконечнику

2 увеличивается кривизна менисков и R в зоне Подвода тепла .и на поверхности капилляров в ванночке 8 (фиг.2 и 4).

При изменении баланса сил, действующих на стслб рабочей жидкости эа счет разности капиллярных давлений!5 в зоне подвода корпуса 1 тепла, наконечника 2 и ванночки 8, . рабочее тело начинает перетекать к наконечнику 2, обЕспечивая подпитку капиллярио-пористого материала. Чем интенсивнее тепловой поток, тем большая разница в капиллярных давлениях в наконечнике 2 и ванночке 3, тем . интенсивней подпитка.

Аналогично при уменьшении теплового потока радиус кривизны в зоне наконечника 2 Й2 увеличивается, г в. ванночке 8 уменьшается, капиллярное давление уменьшается.

8 результате разность капиллярных давлений уменьшается (фиг. 3 и 5). и, как следствие, уменьшается подпит ка. При уменьшении теплового потока до нуля течение жидкости.прекращается.

Предлагаемая фурма позволяет автоматически обеспечить в капиллярио-пористом материале, выстилающем внутреннюю теплоотводящую поверхность, необходимое для обеспечения эффектив-. ного теплообмена количество тепло носителя по всей высоте участка теп-, лоподвода на любом режиме работы фур,мы, при этна излишки теплоносителя

-акуммулируются в ванночке.

Кроме того, отпадает необходимость в,сложных расчетах по определению требуемой величины заправки, которая должна учитывать какое количество. металла находится в процессе работЫ в капиллярно-пористом материале, в пленке, стекающей в зоне конденсации, и паровой фазе. б

1014916

Щ

Ь-

/ Г

ФигЛ

Составитель Ф.Каханов

Редактор С.Юако Техред N.Êîûòóðà Корректор A.IIasx

Заказ 3135/22 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по,целам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4