Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Плитовий холодильник, який містить порожнистий корпус, створений теплопередавальною, боковими, задньою, верхньою та нижньою торцевими стінками, при цьому внутрішня поверхня теплопередавальної стінки виконана вапотронною, а верхня та нижня торцеві стінки похилі до теплопередавальної стінки і паралельні між собою, задня стінка містить патрубок підводу охолоджувальної води і патрубок відводу пари або киплячої охолоджувальної води, який відрізняється тим, що теплопередавальна стінка виконана двошаровою: перший шар - вапотронна стінка, виконана із низькотеплопровідного і корозійностійкого металу, другий шар - гладка стінка, виконана із високотеплопровідного металу, обидва шари з'єднані між собою за допомогою пайки високотемпературним припоєм.

2. Холодильник за п. 1, який відрізняється тим, що перший шар тeплопepeдaвaльнoї стінки виконано, наприклад, із нержавіючої сталі, титану або мельхіору, а другий шар, наприклад, - із міді.

3. Холодильник за п. 1, який відрізняється тим, що його внутрішня порожнина корпусу містить поздовжні стальні ребра жорсткості, які з'єднані з верхньою, нижньою і задньою стінками і мають отвори по всій площі.

4. Холодильник за п. 1, який відрізняється тим, що його задня стінка з зовнішнього боку захищена теплоізоляцією.

Текст

1. Плитовий холодильник, який містить порожнистий корпус, створений теплопередавальною, боковими, задньою, верхньою та нижньою торцевими стінками, при цьому внутрішня поверхня теплопередавальної стінки виконана вапотронною, а верхня та нижня торцеві стінки похилі до теплопе C2 2 (19) 1 3 вих потоків в доменній печі у випадку часткового руйнування цегляної вогнетривкої кладки (футеровки) може досягати значно більших величин. Охолодження шляхом прокачки води скрізь гладкостінні труби визначає вузький дотримуваний діапазон нагрівання охолоджувальної води і має наслідком великі втрати води (до 15 м3 на тону чавуну). Тепло, яке виносить охолоджувальна вода із холодильників, є низькопотенційним і його важко утилізувати. В результаті велика кількість тепла викидається у навколишнє середовище. Наприклад, теплова енергія одного холодильника розмірами 1x1x0,2 м, розташованого у шахтній зоні доменної печі об'ємом 1719 або 2700 м3, складає 75 кВт (див. згадану вище книжку, стор. 45-47). Крім того, у випадку зростання температури охолоджувальної води вище 50°С різко підвищується здатність води до накипуутворення, в наслідок чого інтенсивність теплопередачі суттєво знижується. Крім того, під час заливання рідким чавуном стальних охолоджувальних трубок відбувається насичення сталі вуглецем, в результаті чого суттєво погіршуються її пластичні якості, що приводить до передчасного виходу з ладу охолоджувальних трубок і зруйнуванню холодильника. На доменних печах реалізуються такі способи охолодження: 1) охолодження холодною технічною водою, 2) охолодження хімічно очищеною водою, 3) випарне охолодження. Більш ефективним є випарне охолодження, тобто охолодження киплячою водою, при якому використовується прихована теплота пароутворення для відводу тепла від деталей, що охолоджуються. Тут 1 кг охолоджувальної води відводить 600 ккал тепла замість 20 ккал у випадку охолодження за п. 1), що дозволяє зменшити витрати води приблизно у 30 разів і більше. Значення коефіцієнта теплопередачі під час кипіння дося2 гає 15…20 тис. ккал/м .год.град, тоді як під час охолодження за п. 1) він рівний 2…4 тис. ккал/м2.год.град. Крім того, значення коефіцієнта теплопередачі суттєво збільшується при підвищенні тиску киплячої води і досягає 40 тис. ккал/м2.год.град і більше (див. згадану вище книжку, стор. 39). З випарним охолодженням працюють велике число доменних печей і печей кольорової металургії. Конструктивно чавунний плитовий холодильник виконується у вигляді суцільної чавунної плити з декількома трубками у середині. Розповсюджені розміри холодильників 2x1x0,2 м. Маса такого холодильника досягає 4 т. Перевагою такого холодильника є його міцність. Вадами холодильника є велика металоємність і маса, недостатня ефективність із-за відносно невеликої теплопровідності чавуну, недостатня рівномірність розподілу температур на теплосприймальній поверхні холодильника, що не сприяє утриманню гарнісажу на цій поверхні. Відомий плитовий холодильник для металургійних печей та охолоджувальний змійовик плитового холодильника, патент № 2151195, Росія, МПК 90227 4 С21В 7/10, 2000 р., в якому охолоджувальні змійовики виконані із високоміцного чавуну з кулястим графітом. У цьому холодильнику не відбувається насичення охолоджувальних трубок вуглецем і ресурс їх роботи збільшується. Відомі плитові холодильники доменної печі коробчастого типу, виготовлені із стальних листів з різними варіантами протоку охолоджувальної води для збільшення ефективності охолодження, а. с № 1014898, СРСР, МПК С21 В7/10, 1983 p.; а. с. № 1361173, СРСР, МПК С21В 7/10, 1984 р. Переваги - зменшена вага, збільшена ефективність охолодження. Вадою цих холодильників є зменшена міцність порівняно з чавунними холодильниками. Відомий плитовий холодильник, який містить металеву плиту з тепловою трубою, з'єднану з камерой конденсації, а. с. № 971882, СРСР, МПК С21В 7/10, 1980 р. Холодильник коробчастого типу, в якому кипіння охолоджувальної води організовано на всій гладкій теплопередавальній поверхні, що забезпечує досить високу ефективність охолодження. Другою перевагою цього холодильника є мінімальна кількість охолоджувальної води, яка безпосередньо контактує з теплопередавальною поверхнею. Вадою холодильника є необхідність значної кількості води для забезпечення конденсації охолоджувача. Відома мідна охолоджувальна плита для металургійних печей, патент № 2245372, Росія, МПК С21В 7/10, 2000 р. Цю охолоджувальну плиту можна віднести до коробчастих холодильників з ефективним охолодженням. Другою перевагою цього холодильника є його невелика вага. Вадами холодильника є зменшена міцність, висока ціна і використання великої кількості дефіцитного матеріалу міді. Прикладом холодильника для випарного охолодження є плитовий холодильник за а. с. № 990819, СРСР, 1983 р., МПК С21В 7/10, який містить порожнистий корпус, створений теплопередавальною, задньою, верхньою та нижньою торцевими стінками, при цьому внутрішня поверхня теплопередавальної стінки виконана вапотронною (неізотермічною ребристою), а верхня та нижня торцеві стінки похилі до теплопередавальної стінки і паралельні між собою, задня стінка містить патрубок підводу охолоджувальної води і патрубок відводу пари (або киплячої охолоджувальної води). Цей холодильник здатний розсіювати у киплячу воду теплові потоки щільністю 400 Вт/см2 і більше. У той же час вадами холодильника за а. с. № 990819 є недостатня міцність його теплопередавальної стінки, в наслідок чого вона може бути ушкоджена у випадку руйнування футеровки, а також недостатня міцність корпусу холодильника у разі підвищення тиску киплячої води для утилізації тепла пари, З числа відомих холодильників ближче від усіх до запропонованого за очікуваним технічним результатом є холодильник за а. с. № 990819, СРСР, 1983 p., який є прототипом. Холодильник містить порожнистий корпус, створений теплопередавальною, задньою, верхньою та нижньою торцевими стінками, при цьому внутрішня поверхня теплопе 5 редавальної стінки виконана вапотронною (неізотермічною ребристою), а верхня та нижня торцеві стінки похилі до теллопередавальної стінки і паралельні між собою, задня стінка містить патрубок підводу охолоджувальної води і патрубок відводу пари (або киплячої охолоджувальної води). На сьогодні актуальними завданнями для доменного виробництва є удосконалення системи охолодження доменних печей у напрямку подальшого підвищення тривалості кампанії, економічної ефективності і надійності. Сюди входять: створення нової комбінованої системи інтенсифікації охолодження зон доменної печі з збільшеними тепловими навантаженнями, удосконалення конструкції холодильників і технології їх виготовлення, спрощення експлуатації системи і розробка методів оперативного виявлення пошкоджених холодильників, використання низькопотенціального тепла (див. Г.А. Кудинов, Є.Є. Лисенко (НПО "Энергосталь») «Состояние и перспективы внедрения испарительного охлаждения в доменном производстве»). Завдання винаходу - створення холодильника для охолодження доменних печей, який зберігаючи високу теплорозсіювальну спроможність прототипу, буде мати збільшену міцність теплопередавальної стінки і корпусу, що дозволить протистояти можливим ушкодження з боку футеровки і виробляти пару підвищеного тиску і температури, достатніми для його утилізації, а також більш рівномірне поле температур на теплосприймальній поверхні і збільшену ефективність охолодження порівняно з прототипом. Поставлене завдання вирішується тим, що холодильник який містить порожнистий корпус, створений теплопередавальною, задньою, верхньою та нижньою торцевими стінками, при цьому внутрішня поверхня теплопередавальної стінки виконана вапотронною (неізотермічною ребристою), а верхня та нижня торцеві стінки похилі до теплопередавальної стінки і паралельні між собою, задня стінка містить патрубок підводу охолоджувальної води і патрубок відводу пари (або киплячої охолоджувальної води), при цьому теплопередавальна стінка виконана двохшаровою: перший шар - ребриста стінка виконана із низькотеплопровідного і корозійно стійкого металу (нержавіюча сталь, титан, мельхіор), другий шар - гладка стінка виконана із високотеплопровідного металу, наприклад, міді. Обидва шари з'єднані між собою за допомогою пайки високотемпературним припоєм. При цьому: - внутрішня порожнина холодильника містить поздовжні стальні ребра жорсткості, які з'єднані з верхньою, нижньою і задньою стінками і мають отвори по всій площі; - задня стінка холодильника з зовнішнього боку захищена теплоізоляцією. Технічні результати від використання запропонованого винаходу, який дозволяє виконати поставлені завдання, полягають, по-перше, в можливості використання тепла утворюваної пари, що забезпечується підвищенням її тиску і температури, що, в свою чергу, стає можливим завдяки зміцненню теплопередавальної стінки і корпусу 90227 6 холодильника. Пара, яка остаточно відділяється від рідкої фази у барабані-сепараторі (за межами холодильника), стає досить високопотенційною і, наприклад при тиску 8 кгс/см2 і температурі 160°С, може бути використана для одержання електроенергії через турбогенератор; по-друге, більш рівномірне поле температур на вході в ребристий шар теплопередавальної стінки забезпечується виконанням першого шару теплопередавальної стінки із високотеплопровідного матеріалу, в результаті чого весь тепловий потік, який надходить від футеровки, яким би нерівномірним він не був, все одно рівномірно розподілиться на всій площі ребристого шару теплопередавальної стінки; втретє, збільшена ефективність охолодження запропонованого холодильника порівняно з прототипом буде за рахунок суттєвого збільшення коефіцієнта теплопередачі при підвищенні тиску і температури киплячої води, крім того, введення теплоізоляції задньої стінки з зовнішнього боку зменшує витрати тепла у навколишнє середовище. Запропонований холодильник має такі спільні з прототипом ознаки: холодильники виконані порожнистими, у котрих верхня і нижня торцеві стінки похилі до теплопередавальной стінки і паралельні між собою, а внутрішня поверхня теплопередавальної стінки виконана вапотронною (ребристою), задня стінка містить патрубок підводу охолоджувальної води і патрубок відводу пари(або киплячої охолоджувальної води). Відмітні ознаки: - теплопередавальна стінка виконана двохшаровою: перший шар - ребриста стінка виконана із низькотеплопровідного і корозійно стійкого металу (нержавіюча сталь, титан, мельхіор), другий шар гладка стінка виконана із високотеплопровідного металу, наприклад, міді. Обидва шари з'єднані між собою за допомогою пайки високотемпературним припоєм. - внутрішня порожнина холодильника містить поздовжні стальні ребра жорсткості, які з'єднані з верхньою, нижньою і задньою стінками і мають отвори по всій площі. - задня стінка холодильника з зовнішнього боку захищена теплоізоляцією. Для пояснення конструкції запропонованого холодильника та його роботи додається креслення (Фіг.) , на якому показана принципова схема поздовжнього розрізу холодильника. Холодильник містить порожнистий корпус з теплопередавальною стінкою, яка виконана двохшаровою: перший шар - ребриста стінка 1 виконана із низькотеплопровідного і корозійно стійкого металу (нержавіюча сталь, титан, мельхіор), другий шар - гладка стінка 2 виконана із високотеплопровідного металу, верхнею 3 і нижньою 4 торцевими стінками, які похилі до теплопередавальної стінки і паралельні між собою, боковими стінками (не показані) та задньою стінкою 5. Задня стінка 5 містить патрубок підводу охолоджувальної води 6 і патрубок відводу пари (або киплячої охолоджувальної води) 7 і з зовнішнього боку захищена теплоізоляцією 8. 7 90227 Внутрішня порожнина холодильника містить поздовжні стальні ребра жорсткості 9, які з'єднані з задньою стінкою 5, нижньою 4 і верхньою З стінками і мають отвори 10 по всій площі. Робота холодильника здійснюється таким чином. Внутрішню порожнину холодильника заповнюють охолоджувальною водою (холодильник працює на хімічно очищеній воді) до занурення у воду ребер шару 1 теплопередавальної стінки. Далі холодильник працює в звичайному циклі випарного охолодження, тобто після досягнення заданої температури на виході здійснюється прокач Комп’ютерна верстка В. Мацело 8 ка охолоджувальної води по заданому контуру. Підвід води здійснюється через патрубок 6, відвід пари або киплячої води - через патрубок 7. Позитивний технічний ефект запропонованого винаходу полягає в забезпеченні роботи холодильника для охолодження доменних печей, який виробляє на виході киплячу воду і пару з тиском і температурою, достатніми для її ефективної утилізації, зокрема для одержання електроенергії, а також завдяки підвищенню ефективності охолодження дозволяє збільшити ресурс роботи холодильника. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Plate cooling

Автори англійською

Bidniak Lonid Hryhorovych, Lutsenko Vitalii Ivanovych, Tyryhin Yaroslav Oleksandrovych, Usatiuk Leonid Mykhailovych, Shniakin Volodymyr Mykolaiovych

Назва патенту російською

Плитовый холодильник

Автори російською

Бидняк Леонид Григорьевич, Луценко Виталий Иванович, Тиригин Ярослав Александрович, Усатюк Леонид Михайлович, Шнякин Владимир Николаевич

МПК / Мітки

МПК: F27B 1/24, C21B 7/10

Мітки: плитовий, холодильник

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-90227-plitovijj-kholodilnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Плитовий холодильник</a>

Подібні патенти