DE3046597A1 - Vorrichtung zur kuehlung von koerpern, die hohen temperaturen ausgesetzt sind - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Kühlung von Körpern, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Körpern, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wobei die Kühlung und Abführung von Wärmeenergie mittels eines Kühlmittels in flüssiger Form, z.B. Wasser, erfolgt. Die Erfindung ge-j stattet unter anderem die Anwesenheit von sich aus der Flüssigkeit entwickelndem Dampf im Kühlsystem.

Ιτη folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit der Kühlung von Teilen bzw. Ausrüstungen erläutert, die bei Ferrolegierungs-j Roheisen- oder Karbidöfen verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Konstruktionen beschränkt, sondern allgemein in allen Fällen anwendbar, in denen die Möglichkeit der Bildung eines Zweiphasen-Zustandes im Kühlmittel infolge Ueberhitzung besteht.

Bei den traditionellen Fprrolegierungs-Hohei^en- und Karbidöfen "besteht ein bedeutender Erfordernis zur Kühlang von Körpern und j Ausrüstungen, diesich an den Oefen oder in deren Fähe befinden, j Die Kühlung und Abführung der Wärmeenergie von solchen Teilen · erfolgt ''blicrerwiese rittelr eines hydraulischen Ilediums, wie ; ".,'asser. In den letzten Jahren ist ein Sorten ;:ur Kühlung der j benannten Konstruktionen entwickelt worden, bei den es konstruktiv verbucht wurde, möglichst hohe auswendige Temperaturen zu gestatten. An Stelle der früher verwendeten doppelwandigen ge- ' schweißten Konstruktionen vfui^en jetsL" ;;·.Β. ir Cfengewölbe re- ; lativ dicke Stahlplatten mit angeschweißten Rohron für die Zir- j kulation des Kühlmittels an der Außenseite nngeordnet. Bei einer derartigen Konstruktion liegt die innere Oberflrichentemperatur ; der Stahlplatten in der Größenordnung von TiO bis 400⁰C. Diese Temperatur liegt über der Kondensationstemperatur des Wesrers und auch der schwefligen Säure, wodurch die Möglichkeit einer Korrosionsangriffs wesentlich reduziert wird.

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i . BAD ORJGiNAL

Ein derartiges Kühlsystem mit angeschweißten Rohren hat jedoch dadurch seine Begrenzung, daß der iiochpunkt des Kühlwassers bei 10O⁰U liegt. Wenn die Temperatur so hoch steigt, daß das Kühlwasser lokal kocht,- blockiert der Dampf die Zirkulation des Kühlwassers im Rohr, so daß die Regulierung der Temperatur versagt. TJm diesem Uebel abzuhelfen wurde vorgeschlagen, ein Kühlmittel mit höherem Kochpunkt oder beim Arbeiten mit z.B. Wasser ein Hochdruck-Kühlsystem zu verwenden. Beide Vorschläge haben jedoch wesentliche Nachteile.

Bei einem Kühlmittel mit einem höheren Kochpunkt als 100⁰O muß ein Wärmeaustauscher eingebaut werden, um die Temperatur des Kühlmittels zu senken. Die Verwendung eines Hochdruck-Kühlsystems erfordert eine besondere Zulassung für Betrieb und Instandhaltung, wie auch gleichzeitig strenge Anforderungen bezüglich Dimensionen und Sicherheit gestellt werden. Für beide Systeme gilt, daß selbst kleine Leckagen bzw. Undichtigkeiten das System· unbrauchbar machen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die obengenannten Probleme zu lösen sowie den Bereich der Temperaturregulierung des zu kühlenden Körpers zu erweitern, ohne dabei das Kühlmittel zu tauschen, dessen Druck zu ändern oder die Zusammensetzung und/oder den Charakter desselben zu ändern. Demgemäß kann auch die Tempera-* tür der Konstruktion über einen größeren Bereich variiert werden, ohne eine Ueberhitzung zu riskieren.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Inneren von einem Rohr bzw. Rohren des Kühlsystems ein Schlauch aus Textilien oder einem textilähnlichen Material, wie z.B. Fiberglas, angeordnet wird. Dieser Schlauch ist biegsam, elastisch und anpassungsfähig. Wenn er einem inneren Wasser- _; druck unterworfen ist, reagiert er auf elastische Weise. Der Schlauch 'hat einen äußeren Durchmesser, der im wesentlichen dem inneren Durchmesser des Rohres entspricht oder geringer ist, er ist nicht flüssigkeitsdicht und hat eine Wärmebeständigkeit, die höher ist als die maximale Temperatur, der er ausgesetzt

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ORiSINAL

Die Erfindung ist rein schultisch und nicht begrenzend in den Ausführungsbeispielen der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 ist ein axialer Längsschnitt eines Rohrabschnitts, I'ig. 2 ist ein Querschnitt der Ausführungsform nach Fig. 1, ]?ig. 3 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsforra.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Vorrichtung 1 bestehend aus dem Außenrohr 2 und. dem innen angeordneten Schlauch 3a. Bei dieser j Ausführungsform entspricht der Außenumfang des Schlauches 3a im wesentlichen dem Innenumfang des Rohres 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Außenumfang des ^; Schlauches 3b kleiner als der Innenumfang des Rohres 2, so daß j ein Teil der gesamten Querschnittsfläche des Rohres 2 außerhalb j der Querschnittsfläche des inneren Schlauches 3b liegt.

Da der Schlauch nicht flüssigkeitsdicht ist, wird die durch das Kühlsystem strömende Kühlflüssigkeit durch die Schiauchwand dringen und eventuell vorhandene Räume zwischen dem Schlauch und der¹ anschließenden Rohr ausfüllen. Zuzüglich wird die Kühlflüssigkeit die in der Schlauchwand vorhandenen Oeffnungen bzw. Poren ausfüllen. Während der Durchströmung wird der Kühlflüssigkeit, die normalerweise aus Wasser besteht, die erwünschte und regulierbare Strömungsgeschwindigkeit gegeben. Infolge der Friktion ?p.it der Rohrwand und. der porösen Schlauchwand ist die Strömungsgeschwindigkeit in der Kitte des Rohres am größten und nimmt zur Peripherie hin ab. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung eines flexiblen wasserdurchlässigen Schlauches im Innenraum des Rohrs wird die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit durch die Wanddicke des Schlauches gegen die Wand des Rohres annähernd gleich Null. Erfindungsgemäß bildet sich also eine an der Rohrwand im wesentlichen stillstehende äußere Schicht aus Kühlflüssigkeit.

Die Bewegung der Kühlflüssigkeit im Rohr gegen die Rohrwand hin ist abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z.B. der Durchlässigkeit, Porosität und Wanddicke des Schlauches.

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.Bei von prßen kommender lirwilrmung eino"- Rohres "it erfindungsgenäß eingelegten Schlauch --teigt die i'em'peratur des Rohres sehr rrrch in Vergleich au oinem Rohr ohne Sch 1 sucheinlage, das der selben Warne und ^lü,?Gi^r'keitsgerⁱcliwindigkeit ausgesetzt istj Bein Rohr ohne Schlaucheinlrge erfolgt bei gleichen Terhältnis-•-en eine Zrwärmnng über 1üO°C hinaus erst dann, wenn das Kühlwasser ir¹. Rohr kocht und dadurch der Durchlauf des Wassers blockiert wird.

Wie bereits erwähnt, hat bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die der Rohrwand am nächsten kommende Flüssigkeitsschicht fast keine Geschwindigkeit im Rohr. Diese i'lüssigkeitsschicht wird Polier rasch erwärmt und geht in die t'or" von Darauf über. Bei weiterer Zufuhr von Wärmeenergie durch die Rohrwand steigt die Dampftemperatur fortlaufend, ro daß die von außen kommende Wärmeenergie an das flüssige Kühlmittel durch eine Dampfatmos- ^! phäre übertragen wird, die den Schlauch wie ein Hantel umschließt. I

Ein EOlobor umschließender Dampfmantel reduziert örtlich den j Querschnitt der Schlauches und hiermit die Querschnittsfläche i für den .."'vrchf ^::ß der: Kühlmittels· Außerdem ist eine gut defi- : nier-e :'.b-\ren;/^;n~ zwischen den zwei Phasen, Ija^.pf und ZPlür.sigkeit erreicht. Die Reduzierung des Durchflußquerschnitts verur- j sacht Io'■:?.! eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, wodurch : te'por?^;r eine Erhöhung Cev !,opazität des Wärmetransport ent- _; steh!;, .'orner ist die benetzte Oberfläche des Rohrs größer als bei eir.eT; Rohr oline Schlp.vcbeinlage. Durch die erfindungsgemäße ', Schlaucheinlage erreich¹; man im Rohr einen Svieiphasen-JTluß, ohne; daß der T^rchfluß durch Danpfeinschlüsse gestört oder blockiert

wird. :

V/enn ir weiteren .Betrieb dann der Dampfmantel verschwindet, ge- ί winnt :"er Gchlrv'ch wieder neinr. ursr-rüngliche Form. Deshalb muß , '"er Sch!auch, wie oben beschrieben, flexibel und anpassungsfä- ! F-: seip.

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BA ORfGffSJAL

^:.,"ie ober. TT'-'älmt, bestellt ^lr:c Schlauch avc Textilien oder einer. textilr.hnlichen Ilaterial. 2Ϊ:; kann, aus j etlichen geeigneten La-'~eria~. hor~"ertc".It rein, dos die orforrOrliche Flexibilität, Lv.rchlö.rpx'-keit br.w, Porosity t, v/an '"!.dicke ^: ά·'^: ".-/!'.rnobeftandir:- keit a".;r-.--oirt. Anstelle einen Schlauc^.eR kann auch ein entsprechender kontinuierlicher BeIa'-' an der Inn en'.von el öqp Bohr γ vorgesehen rein.

Der Schlauch ist in dar liohr bsw. Rohr erstem eingeführt, dessen Teir.peratiirre^elvm^pbereich man zu erweitern wünscht. Er kann z.B. an der. Ende dee Rolirr befestigt sein, wo die Eühlflürsij;-keit einläuft. Er kann in .jeidlicher geeigneter Weise mittels bekannter Einrichtungen eingeführt sein. Er kann auch am Rohr z.B. mittels eines Annetsnipnels befestigt sein. Der Rohrquersclmitt ist nicht auf die in c.ev Zeichnung: ^eseirte kreisrunde ?orra besc^iriinkt, sondern kann p;eraäß den Gegebenheiten gewählt werden, r,.B. oval, Rundunrc p-iit Abflachenden, auclratisch, rechteckig, vielecki:','.

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Leerseite

Claims (6)

1. Elkem a/s

   Middelftmhjgate 27, N Oslo 3» Norwegen

   Patentansprüche

   M) !Vorrichtung zum Kühlen von Körpern, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wobei Wärme mittels einer in Rohren strömenden Kühlflüssigkeit abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren von einem Rohr (2) bzw. von Rohren des Kühlsystems ein Schlauch angeordnet ist, dessen Wanddicke, Durchlässigkeit und/oder Porosität sowie Qualität der vom Rohr und/oder dessen Umgebung abzuführenden Wärmeenergie angepaßt sind.
2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch aus Textilien oder einem textilähnlichem Material besteht.
3. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äussere Durchmesser des Schlauches (3a) im wesentlichen dem inneren Durchmesser des Rohres (2) entspricht.
4. 4) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser des Schlauches (3b) kleiner als der innere Durchmesser des Rohres (2) ist, so daß ein Teil der gesamten Innenquerschnittsfläche des Rohres (2) außerhalb der Querschnittsfläche des Schlauches (3b) liegt.

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   ORIGINAL INSPECTED
5. 5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch an dem Ende des Rohres befestigt ist, wo die Kühlflüssigkeit einläuft.
6. 6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Schlauches ein entsprechender konti- . nuierlicher Belag an der Innenwand des Rohres vorgesehen ist.

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