Устройство воздуховода доменныхпечей

О П И С А Н И Е (п)ВИО 50ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень9 (45) Дата опубликования описания 07,03.81ао делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ВОЗДУХОВОДА ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙИзобретение относится к металлургической теплотехнике, а именно к теплосмену между высокотемпературным газовоздушным потоком и тепловоспринимающей поверхностью, в частности горячим воздухом, протекающим в воздухопроводе доменной печи, и охлаждаемыми клапанами воздухонагревателей.Известно устройство футерованного цилиндрического воздухопровода для транспорта горячего воздуха, нагретого в воздухонагревателях, в доменную печь, состоящее из металлического воздухопровода, прокладочного материала, огнеупорной цилиндрической обмуровки 111.Известно также устройство футерованного цилиндрического воздухопр овода с фланцевым соединением для размещения отсечного охлаждаемого клапана, например горячего дутья, включающего металлический воздухопровод, прокладочный материал, фланцы и огнеупорную футеровку в несколько (3 - 4) окатов 2. Недостатком известного устройства является то, что при движении высокотемпературного газовоздушного потока по воздухопроводу и омывании поверхностей нагрева клапана, конвективная составляющая теплообмена значительна и ведет к значительному тепловосприятию клапаном и снижению температуры горячего воздуха на 12 - 14 С в режиме дутья воздухонагревателя.5 Целью изобретения является снижениетепловой нагрузки на клапан путем снижения составляющей теплообмена. Поставленная цель достигается тем, что10 футеровка со стороны входа потока горячего воздуха в клапан выполнена в видеконффузора с малым основанием (сужением), переходящим в цилиндр с последующим резким расширением в сторону кла 15 пана, причем проходное сечение суженияобразует расширение потока таким образом, что создается зона отрыва потока отповерхности клапана по всей его длине,создаваемая центральным углом сужения,20 равным 16 - 20, и отношением площадейпроходных сечений сужения и клапана0,6 - 0,7,Отношение площадей проходных сеченийсужения и клапана 0,6 - 0,7 выбрано из сле 25 дующих соображений: при истечении струигаза из сопла с последующим резким расширением потока происходит постепенноерасширение до тех пор, пока она не займет все поперечное сечение большого кана.30 ла (воздуховода). При этом граничный ра 81105035 40 45 50 диус любого сечения струи вычисляется посоотношениюУ = Х+где а в опытная константа расширениягазового потока струи, равная 0,09;Х - расстояние от среза сопла по ходу потока до любого поперечного сечения газовой струи;Ро - радиус сужения (сопла).Из приведенного следует, что для клапана с проходным диаметром, равным 1100 мм, с расстоянием между фланцаи крепления к воздуховоду 500 мм максимальный радиус сужения, при котором присоединение расширяющегося газового потока произойдет в зоне дальнего от среза сужения фланца, равен 500 мм, или отношение радиуса сужения к радиусу воздуховода Йо/Я=О 0,9, Однако в этом случае не произойдет снижение конвективной составляющей теплообмена на дальнем участке клапана. Это свидетельствует о том, что указанное отношение радиусов целесообразно принять меньше 0,9, а именно 0,6 - 0,7. В то же время уменьшение последнего отношения меньше 0,6 - 0,7 повлечет резкое возрастание гидравлического сопротивления участка,Известно, что угол сужения диффузора должен исключить зоны застоя газового потока и создать минимальное гидравлическое сопротивление участка, Это обеспечивается центральным углом сужения, равным 16 - 20.Таким образом, создание зоны с отрывом потока от стенки поверхности нагрева) при помощи сужения позволяет уменьшить коэффициент теплоотдачи конвективной составляющей за счет снижения скорости движения потока в зоне отрыва потока,На фиг. 1 показан общий вид предложенного воздуховода с установлением между фланцами охлаждаемого отсечного клапана, например, горячего дутья; на фиг. 2 - узел 1 фиг. 1.Воздухопровод имеет кожух 1, служащий для транспорта газовоздушного потока и восприятия внутреннего избыточного давления от воздуха и веса кладки 2, служащей для ограждения кожуха 1 от нагрева, отсечной охлаждаемый клапан 3 для отделения нагревателя от воздухопровода,плавный переход 4, предназначенный для изме 5 1 О 15 20 25 зо нения большего диаметра воздухопровода на меньший, цилиндрическое сужение 5 для сжатия потока и отрыва его от стенок поверхностей нагрева клапана 3, резкое расширение 6, служащее для создания перепада давления при расширении потока и зоны отрыва потока от стенок.Высокотемпературный газовоздушный поток под избыточным давлением омывает кладку 2, ограждающую кожух 1 от нагрева. 11 ри входе потока в переход 4 происходит увеличение скорости его движения и в цилиндрическом сужении 5 она достигает максимального значения. При входе потока в резкое расширение происходит отрыв потока от тепловоспринимающих поверхностей клапана 3 и создается зона, в которой коэффициент теплоотдачи конвекций снижается, тепловая нагрузка на клапан, а также термическое напряжение металла уменьшается,При дальнейшем движении структура потока восстанавливается до характеристик, имеющих место перед входом его в плавный переход.Наличие сужения перед входом потока в зону расположения клапана позволяет снизить тепловую нагрузку за счет уменьшения конвективной составляющей тепло- обмена. Формула изобретения 1. Устройство воздуховода доменныхпечей, включающее воздуховод, фланцы,охлаждаемый клапан, футеровку, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью снижения тепловой нагрузки па клапан путем уменьшения конвективной составляющей теплообмена, футеровка выполнена в виде конфузора, переходящего в цилиндр с последующим расширением в сторону клапана.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что конфузор выполнен с центральнымуглом 16 - 20" и соотношением проходныхсечений сужения конфузора и клапана0,6 - 0,7.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Инструкция по футеровке и сушке доменных печей и их вспомогательных устройств. НИ, М Гипромез, 1974, с. 64,рис. 43.. Гохфель Корректор О. Тюри еда пография, пр. Сапунова, 2 Заказ Збб/15 Изд.205 Тираж 1007 ПодписноНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб д, 4/5