Устройство для испарительного охлаждения теплонагруженных элементов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВтоеском сеидетюльСтех 779386 Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. К,С 21 В 7/10 с присоединвиием заявки Йо Государственный комитет СССР но аеави изобРетений и открытий(53)УДК 669.162, .214.2(0888) Дата опубликования описания 1511 ф 0,ПИФАСэ ФЧ жае И вЯ в ЩРЮЧВЦ Е.М, Новохацкий, Л.Д. Грицук, А.М, Горов й и Щ.Р.Щ"кин., , чтмю еюМ Ф;:,;,1 Г; 13- И Всесоюзный научно-исследовательский и п ектйыф,щдуКЯ по очистке технологических газов, сточных вод(71) Заявитель и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлургии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОНАГРУЙННЫХ ЭЛЕМЕНТОВО Изобретение относится к областииспарительного охлаждения теплонагруженных элементов нагревательных печей, конкретнее к устройствам охлаждения продольных (глиссажных) и поперечных труб и может быть такжеиспользовано в областях, где для охлаждения деталей, агрегатов и т.д.необходима естественная циркуляция жидкости.Наиболее близким к описываемомуизобретению по технической сущностиявляется устройство эжекции пароводяной смеси в любой точке контура с помощью парового сопла 11 . Недостатком известного устройства является необходимость установки барабанов-сепараторов на большую высоту, что требует создания громозд- Я ких конструкций, дополнительногоусиления их, резко усложняет коммутации и плохо вписывается в рабочее пространство цеха. Кроме того, в процессе пуска печи, необходимые зна чения движущих напоров достигаются эа счет подачи сжатого воздуха в нижние точки подъемных труб, что требует дополнительного расхода сжатого воздуха, 30 Цель изобретения - интенсификация охлаждения детали и уменьшение габаритов устройства.Указанная цель достигается тем,что в известном устройстве испарительного охлаждения теплонагруженных элементов, включающем естественно циркуляцию пароводяной смеси в контуре, пар возвращают в контур,конденсируют 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 ускоряют до скоростей 10-250 м/с.Конденсацию пара осуществляют вспециальном устройстве, состоящем из "теплового" сопла и диффузора. В результате разности термодинамических работ испарения жидкости в охлаждаещис деталях и конденсации части его в вышеуказанном устройстве происходит движение жидкЬсти в горизонтальных высокотеплонагруженных трубах с необходимьваи скоростями, способствующими требуемому охлаждению, Получение динамического напора, способного пропустить жидкость через систему с необходимыми скоростями,спосОбствующими требуемому охлаждению.Получение динамического напора, способного пропустить жидкбстьчерезснстемУ с необходимой скоростью, возможно придостаточной разности температур между испарителем иконденсатором, Количество конденсйруемогопара определяют величиной движущего . напора, необходимого для созданиянужных скоростейистечения конденсатаВо избежание запирания фтеплового" сопла, последнее рассчитываетсяпо условиям частичной кондейсации в " нем"подведенного Йара до значенййего объЕМНогО СОДЕржаниЯ боЛьшим величины 0,7-0,8, когда Скорость раснрбстранения звука в двухфазных сре дах еще велика (больше 100 м/с).На"чертеже представлена принципиальная схема охлаждениягоризбнтальной трубы нагревательной печи.П р и м ер 1, К горизонтальнойглиСсажной трубе 1 по трубе 2 "подводятциркуляционную воду при214 С от побуждающего циркуляциюустройства, состоящего иэ "теплового" сопла З,и диффуэора 4. В охлаждаемой горизонтальной гдиссажнойтрубе 1 часть циркулирующей в системе воды при с = 206 С превращают впар. Скорость истечения циркулирующей воды в горизойтальной трубе составляет 2 м/с, что исключает расстояние потока пароводяной смеси. чароводяную смесь при н = 206 С найравляют по трубопроводу 5 в барабан-сепаратор 6; где происходит разделениепароводяной смеси на пар и.воду поддавлением равным 18 ата и сн = 206 С.Частьотделившегося в сепараторе пара отводятпо трубе 7, а другуючасть по трубопроводу 8 подают навход фтеплового 1 сопла 3 при 9- 8 м/с, где за: смет охлаждающей его "технической воды 13, пропускаемойчерез "рубашку" 9 сопла, парчастич:но конденсируют,одновременно ускоряя. Количество подаваемого"Пара сбставляет 0,6 т/ч.Несконденсировавшийся в "тепловом" сопле пар при 0 = 197 С койденсируют в выходном сечении сопла, куда из сепаратора 6 по трубе 10 подают смесь циркулирующей в системе водыи питательной воды, подаваемойпо трубе 11.йз устройств водбйодготовки." Температура смеси составляет, л 180 С. Температура питательной воды равняется д 100 С. Давление в вы- .ходном сечении сопла 3 составляет , 15 ата, а скорость истечения парово.- дяной смеси равняется приблизительно 100 м/с. На выходе иэ диффузора 4 скорость истечения пароводнной смесй равняется 5 м/с при давлении рав" иом 21 ата, причем ф = 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 политропнйм процессом ф сжатия жидкости и пароводяной смесив диффузоре, Эта Полезиая работа цикла расходуется на преодоление сопротивлений всех звеньев системы охлаждения. Формула изобретения Устройство для испарительногоохлаждения теплонагруженных элементов, содержащее образующие контур охлаждаемую деталь, барабан-сепаратор,подводящие и отводящие трубопроводы,и встроенный в контур пароводянойнасос, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью интенсификации охлаждения детали и уменьшения габаритовустройства, пароводяной насос выполнен в виде сопла. с диффузором,снабженного наружной водоохлаждаемой рубашкой.Источнйки информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 258329, Кл. С 21 В 7/16, 1969.а 50 55 60 15 П р и м е р 2,(Аналогичен примеру 1), Часть отделившегося в сепараторе йара отводят по трубе 7, а другую часть по трубопроводу 8 подаютна вход "теплового" сопла 3, при 20 Ч = 20 м/с, где эа сЧет охлаждающейего технической воды 13, пропускае-мой через "рубашкуф 9 сопла, парконденсируют на 90, одновременноускоряя. Количество пара составляет1 т/ч.Давление в выходном сечении сопла 3 составляет 15 ата, а скоростьистечения пароводяной смеси равняет- .ся приблизительно 250 м/с,. На выходе из диффузора 4 скорость истеченияпароводяной смеси равняется 7 м/спри давлении равном 21 ата, причем214 С.Испольэование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с З 5 существующимй способами следующиепреимущества: .уменьшение габаритов установкисистем испарительного охлаждения,отсутсгвие цйркуляцибйных йасосов;40 установка таких систем охлажденияна нагревательных -печах не требуетусилейия строительных конструкций.779386 Составитель В. Раковскийевич Техред И.Куэьма Корректор С. Р,омак Редактор П. Ма ПодписиССР Зак б., д. Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 964/35 тираж ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет 113035, Москва, 608 ного комитет ний и открыт5, Раушская