Плитовый холодильник металлургических агрегатов

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -Государственный комнтет СССР но дедам нзобретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения Норильский ордена Ленина и ордена Трудового .Красного ".А Знамени горно-металлургический комбинат им.А.П.Завейягина и Норильский вечерний индустриальный институт(54) ПЛИТОВЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ 10 Изобретение относится к охлаждению оборудования, например металлургических агрегатов, и может быть использовано в черной и цветной металлургии.Известен холодильник для металлургических шахтных печей, состоящий из металлической плиты с залитыми в ней по типу "труба в трубе" изогнутыми тепловыми трубами, соединенными с камерой конденсации, которая снабжена прикрепленной в ее нижней части перегородкой с отверстием, сочлененным с внутренней опускной трубой 113 .Недостатки такого холодильника 15 следующие: холодильник и камера конденсации пространственно разделены, что усложняет его конструкцию, удли няется путь транспортировки конценсата теплоносителя иэ зоны конденса ции в рабочую, для изготовления холодильника применяется литье, что существенно удорожает его изготовление.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является холодильник металлургических агрегатов, выполненный в виде тепловой трубы с капиллярным покрытием и с размещен ными внутри плиты пакетами охлаждающих труб 2 .Однако данный холодильник может работать при умеренных тепловых нагрузках, т.е. когда скорость испарения не превышает скорости поднятия теплоносителя по капилляру, площади нагрева и конденсации соизмеримы, что также создает ограничение по переносимому тепловому потоку, объединение нескольких тепловых труб с одной охлаждающей трубой ведет к последовательному нагреву охлаждающего агента и, следовательно, к снижению эффективности охлаждения последующих по ходу охлаждающего агента тепловых труб, для съема тепла с большой площади требуется пропорциональное увеличение числа тепловых труб, что усложняет, утяжеляет и существенно удорожает конструкцию.Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения,Поставленная цель достигается тем, что плитовый холодильник выполнен в виде тепловой трубы с капиллярным покрытием и с размещенными внутри плиты пакетами охлаждающих труб, при этом плита снабжена экраном, установленным в пространстве между днищем( токонд охл конд фн н ККОНйн- О.термокамеры и охлаждающими трубами,при этом экран имеет наклон днищав сторону охпаждаемого участка и установлен с зазором относительно торцовых стенок термокамеры.На фиг. 1 схематически представлен охлаждающий элемент; на фиг. 2"разрез А-А на фиг. 1, на фиг, 3-4один из вариантов выполнения охлаждающего элемента; на фиг. 5-6 - устройство для уплотнения электродногозазора электропечи, в котором установлен охлаждающий элемент.Охлаждающий элемент (фиг. 1-4)состоит из герметичного корпуса 1,холодильника 2 в виде пучка труб,ребер 3, экрана 4 с направляющей 5, 15транспортного канала 6, стенки 7охлаждающего элемента, перегородок 8.Охлаждающий элемент устройства дляуплотнения электродных зазоров состоит из герметичного корпуса 1, холодильника 2 в виде пучка труб, ребер 3, экрана 4 с направляющей 5,транспортного канала б, стенки 7 охлаждающего элемента, перегородок 8,выступа 9 охлаждающего элемента, уплотнительиого кольца 10, каретки 11,пластины 12.Охлаждающий элемент (фиг. 1-4)выполнен в виде герметичного корпуса1, частично заполненного промежуточным теплоносителем. Внутри охлаждающего элемента расположен холодильник 2 в виде пучка труб, на днищена ребрах 3 установлен экран 4 с направляющей 5, образующей транспортныйканал б вместе со стенкой 7 корпуса,Направляющая 5 экрана 4 повторяет фор-,му стенки 7 корпуса. Транспортныйканал может быть разделен перегородками 8.Ребра 3 могут быть жестко связаны 40с днищем охлаждающего элемента, либос экраном 4.На фиг, 1-6 охлаждаемая стенкаэлемента показана как вертикальная.В общем случае форма стенки и ее 4угол наклона не лимитируется ни еепрофилем, ни наклоном в ту или инуюсторону, исключая ее горизонтальноеположение.Кроме того, соотношение горизонтальной поверхности, т.е. площадинагрева (в данном случае днища охлаждающего элемента) и негоризонтальной(в данном случае вертикальной стенкиохлаждающего элемента) может бытьсамым различным.фубы холодильника могут быть соединены как последовательно, так ипараллельно.Объем промежуточного теплоносите-.ля выбирается на основании имеющихся экспериментальных данных,Необходимое соотношение площадейповерхности испарения (в данном случае днища охлаждающего элемента) иповерхности конденсации (в данном 65 случае холодильника в виде пучка труб) в каждом конкретном случае выбирается, исходя из значения плотности теплового потока с в зоне нагрева, рабочего давления Р в герметичной полости и соответствующей этому давле.т нию температуры насыщения промежуточного теплоносителя 1 н, коэффициента теплопередачи в зоне кипения и конденсации промежуточного теплоносителя и т.д.С достаточной для инженерных расчетов точностью в данном случае уравнение теплопередачи можно записать в виде откуда отношение площадей конденсации и нагрева равно гдеконд- коэффициент теплопередачи в зоне конденсации, который равен конд+ сткон )стохл Если предположить,что плотность теплового потока Н = 350. 10 Вт/м , коэффициент теплоотдачи к водед,охл 1500 Вт/м .град., температура водыКна входе 10= 7 оС, давление в герметичной камере Р = 1 ат.Ян= 100 С) , то кон МО 01500 (100-1) фт.е. соотношение площадей нагрева и конденсации равно 1:2,5.Охлаждающий элемент работает следующим образом.При воздействии тепловых потоков на корпус 1 охлаждающего элемента и вертикальные стенки 7 теплоноситель, например вода, нагреваясь до температуры испарения, меняет свое агрегатное состояние и по поверхности экрана 4 из зоны испарения в виде пара поступает в транспортный канал б, образованный напрявляющей 5 экрана 4 и вертикальной стенкой 7 охлаждающего элемента, где возникает эрлифтный эффект поднятия.теплоносителя против сил тяжести в виде. смеси пара и жидкости. При этом достигается теплосъем со стенки 7 охлаждающего элемента.Экран при этом позволяет обеспечить сбор пара с достаточно большойповерхности испарения и осуществить организационное его движение через транспортный канал.Затем теплоноситель в виде пара и жидкости из транспортного канала 6 через зазор между направляющей 5 экрана 4 и крышкой охлаждающего элемента поступает в зону конденсации пара, расположенную над экраном, где находится холодильник 2 в виде пучка труб, по которому циркулирует охлаждающий агент, например проточная вода. 10 В этой зоне теплоноситель, поступающий в виде пара, конденсируется на поверхности труб холодильника. По- наклонной поверхности экрана вместе с теплоносителем, пробрызгиваемым 35 через транспортный канал 6 в виде жидкости через зазор, образованный экраном и вертикальной стенкой охлаждающего элемента (Фиг. 1) или через зазор между экранами (Фиг. 3), кон- щ денсат вновь поступает в зону испарения. Затем цикл регулярно повторяется.Для обеспечения организованного движения пара по транспортному каналу 6 последний может быть разделен из зоны дополнительными перегородками 8, устанавливаемыми между направляющей 5 экрана 4 и стенкой 7 охлаждающего элемента.В качестве примера применения ЗО изобретения на фиг. 5,6 изображено устройство для уплотнения электродных зазоров.Устройство состоит из разъемных, например четырех охлаждающих элемен- З 5 тов, с размещенным внутри него холодильником 2 в виде пучка труб, под которым на днище корпуса на веерообразно расположенных ребрах 3 установлен под положительным углом к нему и 4 О с раскрытием угла в сторону электрода экран 4 с направляющей 5, повторяющей форму приэлектродной стенки 7 корпуса по ее высоте, при этом внутреннее пространство элемента разделено экраном 4 на зоны, соединенные между собой запораж и транспортным каналом 6 теплоносителя.На выступах 9 охлаждающих элемен тов у электрода по его периметру размещены сегменты из огнеупорного материала, образующие уплотнительное кольцо, которое поджимается с помощью пластин 12, причем охлаждающие элементы соединены с каретками 11, перемещающимися по консольным балкам 55 печи. Для обеспечения организованного давления пара транспортный канал 6 охлаждающего элемента может быть разделен на зоны дополнительными перегородками 8, установленными между направляющей 5 экрана 4 и стенкой 7 охлаждающего элемента.Использование предлагаемого элемента изобретения позволяет существенно увеличить надежность и эффективность охлаждения металлургических агрегатов и его отдельных узлов. Так как зоны испарения и конденсации пространственно не разделены, то цикл испарение"конденсация и транспортировка конденсата в зону испарения происхо;, дит за короткий промежуток времени, что в охлаждающих устройствах по типу "тепловых труб" является лимитирующим звеном.Элемент является саморегулирующимся - увеличение доли теплоносителя в жидком состоянии позволяет пропорционально увеличить и величину тепло- съема с единицы поверхности нагрева. Соотношение площадей горизонтальной и негоризонтальной) может быть различным и не лимитирует процеса охлаждения. Форма негоризонтальной стенки и ее угол наклона не лимитируются ни проФилем, ни наклоном ее в ту или иную сторону, что позволяет производить охлаждение сложных контуров.Формула изобретенияПлитовый холодильник металлургическьх агрегатов, выполненный в виде термокамеры с капиллярным покрытием и с размещенными внутри плиты пакетами охлаждающих труб, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, плита снабжена экраном, установленным в пространстве между днищем термокамеры и охлаждающими трубами, при атом экран имеет наклон от днища в сторону охлаждаемого участка и установлен с зазором относительно торцовых стенок термокамеры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 499300, кл. С 21 В 7/10, 1974. 2, Авторское свидетельство СССР Р 541862, кл. С 21 В 7/00,1975.872552Составитель Б.Раковский Редактор С.Тимохина Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Шомак Эакаэ 8952/41 Тираж 621 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, й, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4