Способ охлаждения теплонагруженных элементов

 

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>964004

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1812.80 (2>) 3006129/22-02 с присоединением заявки М?— (23) Приоритет— (Я}М Nil 3

С 21 В 7/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 071ц82. Бюллетень Мо 37 (Щ УДК669. 162..214(088.8) Дата опубликования описания 0710р2

° а»

Е. Е. Гаврилов, М.Д. Жембус, В. В. Лисицкий, Н. Н.Ьавилова . и В.И.Волошин (72) Авторы изобретения

Институт черной металлургии (72) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, где необходимо охлажцение теплонагруженных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ охлаждения теплонагруженных элементов хладагентом с добавками органических компонентов 1 3.

Однако этот способ интенсификации процесса охлаждения требует повышения степени очистки охладителя и ввиду сложности и удорожания изготовления таких поверхностей на данном уров- 15 не производства для металлургии экономически не целесообразен.

Целью изобретения является интенсификация процесса охлаждения. 20

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа охлаждения теплонагруженных элементов хладагентом с добавками органических компонентов в хладагент вводят не о растворимые в нем кипящие при 50-90 С огранические углеводороды в количестве 0,05-0,15 от объема хладагента.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

При подаче эмульсии и распределении ее вдоль поверхности теплонагру женного элемента охладитель в пограничном слое в микрообъемах, обогащенных легкокипящей жидкостью, из"за резкого понижения температуры кипения бинарной смеси (температура кипения микрообъема ниже температуры кипения легкокипящего компонента) кипит. В связи с рассредоточением центров кипения процесс протекает в пузырьковом режиме. Переход к теплоотдаче в режиме пузырькового кипения сопровождается увеличением коэффициента теплоотдачи s сравнении даже с развитой конвекцией в 2,55 раз. наличие поперечных пульсаций, направленных от поверхности вглубь основного потока. приводит не только в повьыению интенсивности теплоотдачи с поверхности теплонагруженного элемента, но и к увеличению степени теплового использования охладителя.

В качестве легкокипящей жидкости используют органические углеводороды типа парафинов (гексан, метилпентан, диметилбутан и другие ),алкилбензолов, алкилциклогекоанов и других, обра964004

Охладитель

Легкокипящая жидкость температура кипения. С о

Оптимальное количество название.

Циклопентан

Гексан

Бензол

0,05-0,07

0,10- 0,12

0.12-0.13

Вода

80 зующие с основным компонентом(водой ) в э а имя о- нера с т воримые смеси.

Легкокипящую жидкость вводят .в количестве. равном 0.05-0.15 от объема охладителя.. При введении легкокипящей жидкости в количестве менее

0,05 от объема охладителя для созда;ния центров кипения, обеспечивающих интенсивное охлаждение поверхности теплонагруженных элементов. необходима повышенная степень гомогенизации. что требует в контуре гомоге:низации значительного повышения давления (выше 10 атм) . При увеличении количества легкокипящей жидкости более 0,15 от объема.охладителя происходит обогащение легкокипящей 15 ,жидкостью пограничного слоя с раз-. мером капелек после диспергатора

5-10 мкм в таком количестве, что .создаются условия для пленочного режима кипения, при котором наблюда- 20 ется снижение отводящего тепла (a 10 и более раз) .

В качестве легкокипящей жидкости целесообразно использовать жидкие .среды с т.кип. выше 50 С и ни- 25 же 90ОС, поскольку в этом случае достигаются максимальный эффект интенсификации процесса охлаждения и увеличение степени теплового ис пользования охладителя. При приме- () нвнии легкокипящего охладителя с т.кип. 50ОС возможно вскипание его эа пределами пограничного слоя, что может привести к разрыву теплонагруженного элемента, например фурмы, З5 в процессе эксплуатации доменной лечи. Следует учесть, что оптимальное количество введенной легкокипящей жидкости связано с соотношением температур кипения жидкости ,и охладителя. Олтимальное количество добавленной легкокипящей жидкости к воде по результатам лабораторных экспериментов приведено в таблице.

Пример. Лабораторная установка состояла из эмульсатора (дисперФормула изобретения

Способ охлаждения теилонагруженных, элементов путем подачи хладагента с гатора J и полого теплонагруженного" элемента, представляющего модель эмульсатора типа К5-ОГА-10. Гексан с т.кип. 60 C смешивали с водой в количестве, равном 0,05-0,15 от объема воды до получения гомогенной смеси с размером капель гексана 5-7 мкм.

Размер капель определяли в пробах охладителя под микроскопом в проходящем свете. Полученную бинарную смесь подавали на охлаждение полого элемента через тангенциальный ввод.

Эксперименты показали, что в сравнении с охлаждением чистой водой при охлаждении предлагаемым способом коэффициент теплоотдачи от нагреваемой поверхности при равных расходах охладителя увеличивается на

15-20% (с 2500 до 2900-3000 ккал/м х ч. С)

При увеличении количества гексана более 0,15, например в пределах

0,151-0„16, увеличение коэффициента теплоотдачи не наблюдается. а при количестве более 0,16 происходит его заметное понижение, усиливающееся при добавлении гексана до 200300 ккал/м -ч-M. Уменьшение количества гексана менее 0,05 вызывает трудности при его дроблении (диспергиро.— вании), так как для формирования капель гексана размером менее 1 мк требуется давление выше 10 ати. . Экономический эффект при охлаждении по предлагаемому способу фурм на доменную печь объемом 5000 м завода "Криворожсталь" составит

79663 руб/год и обусловлен повышением эксплуатационной стойкости фурм на 25% по сравнению с используемым на заводе в настоящее время способом охлаждения.

Увеличение эксплуатационной стойкости за счет сокращения простоев печи при смене фурм приводит к повышению производительности печи и к сокращению расходов на изготовление фурм. добавками органических компонентов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса охлаж964004

Составитель А;Рановский

ТехредЖ.Кастелевич Корректор H.Kopons

Редактор З.Бородкина

Заказ 264/2

Тирам 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4 дения, в халдагент вводят не растворимые в нем кипящие при 50-90 C органические углеводороды в количестве . 0,05 - 0,15 от объема хладагента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Секрета фирмы нет скользкая вода и скользкая! нефть — "Химия и жизнь", 1972. 9 33, с.32-33.