ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

В рабочих стенках кристаллизатора выполнены цилиндрические охлаждающие каналы с вставленными в них элементами, имеющими возможность вращения вдоль своей продольной оси при движении охлаждающей жидкости. Элементы выполнены в виде полосы прямоугольного, поперечного сечения, закрученной вдоль продольной оси на заданное количество оборотов, необходимых для максимального использования охлаждающей способности среды.

На фиг.1 изображен кристаллизатор, продольный разрез. На фиг.2 - сечение А-А. На фиг.3, 3а - поперечное сечение винтовой перегородки.

Кристаллизатор содержит толстую медную рабочую стенку 1, в которой просверлены каналы 2. В канал 2 вставлена винтовая перегородка 3. Торцы винтовой перегородки 3 имеют специальные вырезы 4, предупреждающие перемещение перегородки вдоль канала 2. К верхним и нижним концам канала 2 примыкают расточки 5 специальной формы для подводящих и отводящих коллекторов, расположенных в несущем корпусе 6. Перегородка 3 толщиной менее <0,075d имеет="" недостаточную="" поперечную="" жесткость,="" напротив,="" при="" толщине="" более="">>0,0125d значительно стесняет живое сечение исходного цилиндрического канала 2, затрудняет скручивание полосы перегородки вдоль ее продольной оси и монтаж. Установка в канал 2 перегородки 3 приводит к сокращению его живого сечения, см. фиг.2, сечение А-А, и образует два сегментных канала.

Установка винтовой перегородки 3 превращает круглое сечение канала 2 в два сегментных канала и это приводит к модификации гидравлических режимов течения жидкости. В трубу поочередно устанавливали винтовую перегородку 3 . Результаты обработки эксперимента по приведенным соотношениям представлены в таблице.

Из экспериментов следует, что скорости истечения жидкости из трубы с установленной в них винтовой перегородкой 3 несущественно различаются между собой при изменении суммарного угла закручивания винтовой перегородки 3.

Отношение площадей сечений отрезков трубы без вставки к площади трубы со вставкой в проведенном эксперименте составляет величину (0,000314/2 0,0001421)= 1,054. Отношение средних скоростей движения жидкости в опытах второй - пятой серии к скорости опыта первой серии находятся в одном диапазоне от 1,0329 до 1,1065. Таким образом, существенного изменения скоростного режима движения жидкости в трубах с винтовой перегородкой 3 и различными углами закручивания не наблюдается.

Перед сборкой кристаллизатора в соответствии с изобретением "Устройство для интенсификации охлаждения кристаллизатора непрерывной разливки металлов и сплавов" следует изготовить необходимое количество винтовых перегородок 3.

Тепловая работа рабочей стенки 1 кристаллизатора. Охлаждающая жидкость (вода) из коллектора К поступает в канал 2, в котором установлена спиральная вставка 3, начинает совершать сложное винтовое движение по спирали. Каждый элементарный объем жидкости dv с хаотически, турбулентно, перемещающимися внутри его частицами жидкости совершает сложное движение: мгновенное поступательное движение вдоль оси отверстия 2 и мгновенное вращение при перемещении вдоль спиральной вставки 3. При таком вращательном движении элементарный объем dv испытывает действие центробежной силы, перпендикулярный к оси канала 2 и оси спиральной вставки 3. Действие этой элементарной центробежной силы способствует поперечному "перемешиванию" каждого элементарного объема dv. Это приводит, в конечном счете, к увеличению коэффициента теплопередачи между охлаждающей жидкостью (водой) и поверхностью канала 2 рабочей стенки 1. Известно, что при движении жидкости по изогнутым трубам (змеевикам) коэффициент теплопередачи вследствие дополнительной турбулизации в местах изгиба труб несколько возрастает по сравнению с прямыми трубами [5] .

Таким образом, установка винтовой перегородки 3 внутри отверстий 2 рабочей стенки 1 кристаллизатора обеспечивает повышение интенсивности процессов его охлаждения и работы в целом.