Способ охлаждения теплонагруженных элементов

О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1 Ы 2.80 (21) 3006129/22-02 1 И 1 М- КЛ. сприсоединениемзаявки М(23) Приоритет -С 21 В 7/10 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 0710 ф 2 ЦфМегЕ,Е.Гаврилов, М.Д.Жембус, В.В.Лисицкий, Н.Н.Ьавиловаи В.И.Волошин(72) Авторыизобретения Институт черной металлургии(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использованов отраслях народного хозяйства, гденеобходимо охлаждение теплонагруженных элементов.Наиболее близким к предлагаемомуспособу по технической сущности является способ охлаждения теплонагруженных элементов хладагентом с добавкамиорганических компонентов Г 1 3Однако этот способ интенсификациипроцесса охлаждения требует повышения степени очистки охладителя и ввиду сложности и удорожания изготовления таких поверхностей на данном уровне производства для металлургии экономически не целесообразен.Целью изобретения является интенсификация процесса охлаждения. 20Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа охлаждения теплонагруженных элементов хладагентом с добавками органических компонентов в хладагент вводят неорастворимые в нем кипящие при 50-90 С огранические углеводороды в количестве 0,05-0,15 от объема хладагента,Предлагаемый способ заключается в следующем.30 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 в сравнении даже с развитой конвекцией в 2,5- 5 раз. наличие поперечных пульсаций, направленных от поверхности вглубьосновного потока. приводит не только в повьтаению интенсивности тепло- отдачи с поверхности теплонагруженного элемента, но и к увеличениюстепени теплового использования охладителя.В качестве легкокипящей жидкостииспользуют органические углеводороды типа парафинов (гексан, метилпентан, диметилбутан и другие ),алкилбензолов, алкилциклогекСанов и других, обра964004 Легкокипящая жидкость Охладитель температура кио пения. С Оптимальное количество название,ЦиклопентанГексанБензол 0,05-0,07 0,10-0,12 0.12-0.13 50 Вода 80 зующие с основным компонентом(водой ) взаимно-нерастворимые 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 гомогенизации значительного повышения давления (выше 10 атм) . При увеличении количества легкокипящей жидкости более 0,15 от объема.охладителя про" исходит 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 ется снижение отводящего тепла (в 10 и более раз).В качестве легкокипящей жидкости целесообразно использовать жидкие .среды с т,кип. выше 50 С и ни же 900 С, поскольку в этом случае достигаются максимальный эффект интенсификации процесса охлаждения и увеличение степени теплового использования охладителя. При приме- Зо нвнии легкокипящего охладителя с т.кип. 50 цС возможно вскипание его за пределами пограничного слоя, что может привести к разрыву теплонагруженного элемента, например Фурмы , З 5 в процессе эксплуатации доменной лечи. Следует учесть, что оптимальное количество введенной легко- кипящей жидкости связано с соотношением температур кипения жидкости ,и охладителя. Оптимальное количество добавленной легкокипящей жидкости к воде по результатам лабораторных экспериментов приведено в таблице.П р и м е р. Лабораторная установка состояла из эмульсатора (,дисперформула изобретения Способ охлаждения теилонагруженных,элементов путем подачи хладагента с гатора ) и полого теплонагруженного" элемента, представляющего модель эмульсатора типа К 5-ОГА. Гексан с т.кип. 60 С 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 х чУС) .При увеличении количества гексана более 0,15, например в пределах 0,151-016, увеличение коэффициента теплоотдачи не наблюдается, а при количестве более 0,16 происходит его заметное понижение, усиливающееся при добавлении гексана до 200- 300 ккал/м ч С. 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 фКриворожсталь" 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,о т л ич а ю щ и й с я тем, что,с целью интенсификации процесса охлаж964004 Составитель А;РановскийТехредЖ.Кастелевич КорректорКрл Редактор З.Бородкина Заказ 264/2 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4 дения, в халдагент вводят не растворимые в нем кипящие при 50-90 ОС органические углеводороды в количестве . 0,05- 0,15 от объема хладагента. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Секрета фирмы нет скользкаявода и скользкая нефть - фХимия ижизньф, 1972. М 3, с.32-33.