Устройство для испарительного охлаждения теплонагруженных элементов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторском саидательстем

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт; саид-ву

I (22) Заявлено 190577 (21) 2514906/22-02 (51) М. Кл. с присовдинвиием заявки Йо

С 21 В 7/10

Государственный комитет

СССР но аеави изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1511,80, Бюллетень )4о 42 (53) УДК 669 162 .214.2(088 ° 8) Дата опубликования описания 1511Р0 с: ».«» ««»» ® " »

Е.M. Новохацкий, Л.Д. Грицук, А.М, Горов,й и Щ.Д.Якин

° ««»» »

« ;!% ;: é";.. " . .- ИР

Всесоюзный научно-исследовательский и п ектйыф,дщдуфд („ . по очистке технологических газов, сточных вод (72) Авторы изобретения (71) Заявитель и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

ТЕПЛОНАГРУ ЖННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к области испарительного охлаждения теплонагруженных 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 (1) .

Недостатком известного устройства является необходимость установки барабанов-сепараторов на большую высоту, что требует создания громоздких конструкций, дополнительного усиления их, резко усложняет коммутации и плохо вписывается в рабочее пространство цеха. Кроме того, в процессе пуска печи, необходимые значения движущих напоров достигаются эа счет подачи сжатого воздуха в нижние точки подъемных труб, что требует дополнительного расхода сжатого воздуха.

Цель изобретения — интенсификация охлаждения детали и уменьшение габаритов устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве испарительного охлаждения теплонагружейных элементов, включающем естественно циркуляцию пароводяной смеси в контуре, пар возвращают в контур,кон.1О денсируют его и одновременно ускоряют истечение конденсата, который затем смешивают с подпиточной водой, причем пар возвращают в контур в количествах 0,5-1 т/ч, а конденсат ус15 коряют до скоростей 10-250 м/с.

Конденсацию пара осуществляют в специальном устройстве, состоящем из

"теплового" сопла и диффузора. В результате разности термодинамических

20 работ испарения жидкости в охлаждаеьвюс деталях и конденсации части его в вышеуказанном устройстве происходит движение жидкЬсти в горизонтальных высокотеплонагруженных трубах

25 с необходимьваи скоростями, способствующими требуемому охлаждению. Получение динамического напора, способного пропустить жидкость через систему с необходимыми скоростями,спо3Q сОбствующими требуемому охлаждению.

779386

Получение динамического напора, спо собного пропустить жидкбсть через системУ с необходимой скоростью, возможно при достаточной разности тем ператур между испарителем и конден сатором. Количество конденсйруемого пара определяют величиной движущего . напора, необходимого для создания нужных скоростей истечений конденсата °

Во избежание запирания "теплового" сопла, последнее рассчитывается по условиям частичной кондейсации в нем подведенного йара до значенйй его объЕМНогО СОДЕржанин боЛьшим ве личины 0,7-0,8, когда cRîðîñ ü распространения звука в двухфазных сре дах еще велика (больше 100 м/c).

На"чертеже представлена принципиальная схема охлаждения:горизбнтальной трубы нагревательной печи.

Пример 1. К горизонтальной глиСсажной трубе 1 по трубе 2 "йбдводят циркуляционную воду при

214 С от побуждающего циркуляцию устройства, состоящего иэ "теплового" сопла З,и диффуэора 4. В охлаждаемой горизонтальной гдиссажной трубе 1 часть циркулирующей в систе ме воды при t = 206 С превращают в пар. Скорость истечения циркулирующей йоды в горизойтальной трубе составляет 2 м/с, что исключает расстояние потока пароводяной смеси. чарово дяную смесь при tH = 206 С найравляют по трубопроводу 5 в барабан-сепаратор 6; где происходит разделение пароводяной смеси на пар и.воду под давлением равньм 18 ата и tH = 206 С.

Часть отделившегося в сепараторе пара отводят по трубе 7, а другую часть по трубопроводу 8 подают на вход "теплового" сопла 3 -при 9 — 8 м/с, где за: счет охлаждающей его технической воды 13, пропускаемой через "рубашку" 9 сопла, пар частич:но конденсируют, одновременно ускоряя. Количество подаваемого- Пара сбставляет 0,6 т/ч.

Несконденсировавшийся в "тепловом" сопле пар при t„ = 197 C койденсируют в выходном сечении сопла, куда из сепаратора 6 по трубе 10 подают смесь циркулирующей в системе воды и питательной воды, подаваемой по трубе 11 йз устройств водбйодготовки-." Температура смеси составляет, <1800С. ТеМпература питательной воды- равняется л10O С. Давление в вы- . ходном сечении сопла 3 составляет, 15 ата, а скорость истечения парово. дяной смеси равняется приблизительно 100 м/с. На выходе из диффузора

4 скорость истечения пароводяной смесй равняется 5 м/с при давлении равном 21 ата, причем t„ = 214 С. В про цессе 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 Полезиая работа цикла расходуется на преодоление сопротивлений всех звеньев системы охлаждения.

Формула изобретения

Устройство для испарительного охлаждения теплонагруженных элементов, содержащее образующие контур охлаждаемую деталь, барабан-сепаратор, подводящие и отводящие трубопроводы, и встроенный в контур пароводяной насос, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации охлаждения детали и уменьшения габаритов устройства, цароводяной насос выполнен в виде сопла. с диффуэором,снабженного наружной водоохлаждаемой рубашкой.

Источнйки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 258329, Кл. С 21 В 7/16. 1969.

15 Пример 2.(Аналогичен примеру 1). Часть отделившегося в сепараторе йара отводят по трубе.7, а другую часть по: трубопроводу 8 подают на вход "теплового" сопла 3, при

20 Ч = 20 м/с, где эа -09eT охлаждающей его технической воды 13, пропускае- мой 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- . ся приблизительно 250 м/с,. На выходе из диффузооа 4 скорость истечения пароводяной смеси равняется 7 м/с при давлении равном 21, ата, причем

to 214 С

Испольэование предлагаемого устройства обесйечивает по сравнению с существующимй способами следующие преимущества: . уменьшение габаритов установки систем испарительного охлаждения, отсутсгвие циркуляционных йасосов;

40 установка таких систем охлаждения на нагревательных -печах не требует усилейия строительных конструкций.

779386

Заказ 7964/35 Гираж 608

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель В. Раковский

Редактор П. Макаревич Техфед И.Кузьма Корректор С. Р,омак