ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Морозов, Некоторые закономерности процесса охлаждения в условиях высоких температур и движения изделий с вибрацией из "Тепло- и массоперенос Том 3 Общие вопросы теплообмена " Исследования процесса охлаждения металла водой при температурах изделия выше бОО С проводились в связи с необходимостью решения практической задачи по ускорению охлаждения проката при его перемещении по рольгангам между клетями прокатных станов. [c.582] До настоящего времени многочисленные попытки резко увеличить съем тепла водой с проката по сравнению с охлаждением на воздухе не увенчались успехом. Принято считать, что причиной слабого охлаждения проката является наличие паровой пленки на разделе между водой и металлом. Между тем в лабораторных условиях и в термических цехах [Л. 1, 2] требуемая для охлаждения проката теплоотдача может быть легко получена. В некоторых наших опытах по охлаждению струями и каплями воды теплоотдача достигала 40 000 ккал1мХ Хч-град, что в десятки раз превышает теплосъем, потребный для охлаждения проката. [c.582] Одпако на заводах по производству проката (например, Запорож-сталь ) в промышленных условиях теплосъем составляет менее 100 ккал м ч град. [c.582] Таким образом, с одной стороны, известно как из работ ряда авторов, так и из наших экспериментов о том, что металл может охлаждаться с интенсивностью, достаточной для обеспечения требований прокатного производства, а с другой стороны, опыт многих предприятий указывает на исключительно малый эффект охлаждения проката водой. Все это подчеркивает важность устаневления действительной картины явлений при охлаждении водой раскаленного металла, особенностей охлаждения проката с целью поисков путей эффективного охлаждения. [c.582] Для обоснования закономерностей, полученных в процессе исследований, большой интерес представляют опыты по изучению взаимодействия капли воды с раскаленным металлом (рис. Г). На раскаленный образец 3 в зазор между электродом 5 и образцом вносилась с помощью пипетки капля воды 4 и через нее пропускался ток. [c.582] Результаты замеров тока записывались с помощью осциллографа. [c.582] Из осциллограммы видно, что в начальный момент падения капли на поверхность между водой и металлом десятые доли секунды существует непосредственный контакт. [c.583] При охлаждении водораспыливающими устройствами из-за скоростей движения капель по воздуху, превышающих нередко и более, время контакта в десятки раз ккал/мЫХ меньше времени образования устойчивости Пленки. Поэтому водораопыливаю-щие и струйные устройства обеспечивают высокий съем тепла. [c.583] Уменьшения теплосъема, естественно, можно ожидать лишь при нарушениях контакта или сокращении времени контакта водяных капель с металлом. [c.583] Использование для расшифровки экспериментальных данных коэффициента М позволяет распространять результаты единичных экспериментов на расчеты многих режимов охлаждения, отличающихся только количеством воды, поданной на единицу поверхности. Коэффициент М может быть также применен для анализа экономичности охлаждающих устройств при работе последних на различных режимах. [c.583] Нами применялись устройства, дающие относительно малые по размерам струи. Однако даже в этих условиях незначительное изменение размера струи сильно отражается на эффективности использования воды. Так, при охлал деиии душем вода, поданная через отверстия диаметром 1 мм, отбирает тепла в 2,7 раза больше, чем поданная через отверстия диаметром 2 мм. [c.584] Несколько иная зависимость получена для сопел лопаточного типа форсунок центробежного распыления струи. В них измельчение воды возрастает по мере увеличения давления. В лопаточных форсунках это происходит в результате увеличения силы удара о лопатку, а в соплах с вращением струи из-за повышения скорости вращения струи. Поэтому оптимум распыления, а следовательно, и оптимум по использованию воды наступают при соответствующем для каждого сопла давлении. [c.584] Зависимости, полученные при различных давлениях воды, показывают, что повышение скорости подачи воды отрицательно сказывается па эффективности исследования воды Л 1. В результате подачи воды к охлаждаемой поверхности при высоких скоростях время контакта воды с металлом, естественно, сокращается, и поэтому съем тепла единицей воды падает- Особенно резкое падение теплосъема наблюдается при подаче мелких, а следовательно, более упругих капель. [c.585] Расстояние между соплом и деталью оказывает влияние на энергию удара струй и капель, и чем меньше это расстояние, тем больше сила удара воды о деталь. Поэтому увеличение давления и уменьшение расстояния приводят не только к увеличению силы удара, но и к сокращению времени контакта и уменьшению теплосъема. Особенно резко сокращается теплосъем при мелком распылении. [c.585] Как видно из табл. 1, при установке сопел на расстоянии 1 м охлаждение как мелкоструйчатым, так и пылевидным факелом дает практически близкие между собой результаты. После же сокращения расстояния до 400 мм съем тепла дополнительно к охлаждению на воздухе падает в опыте с мелкоструйчатым факелом только в 2,5 раза, а в опыте с пылевидным — в 20 раз. [c.585] Теплосъем падает также, если приблизить душ или лопаточные сопла — к охлаждаемой поверхности. Однако это падение при некоторых малых расстояниях прекращается и начинается подъем теплоотдачи. Последнее обусловлено тем, что на малых расстояниях между соплом и деталью струя неразрывна и столбик воды между выходом из сопла и деталью препятствует отскакиванию капель от детали. В этих условиях съем тепла осуществляется в результате принудительного контакта воды с металлом. [c.585] Отрицательная роль вибрации, а вместе с тем и причина слабого охлал дения проката была выяснена при охлаждении труб в процессе их перемещения по рольгангу. Оказалось, что вибрации стенок труб возникают в результате ударов о ролики. В лабораторных условиях, несмотря на малые скорости перемещения (до 0,1 м1сек), теплосъем за единицу времени по сравнению с охлаждением без вибрации упал в 5 с лишним раз. [c.585] При вибрациях стенок изделий капли, поступающие на металл, подвергаются встречным ударам высокой частоты. Последние отбрасываются от изделия, не дают войти во взаимодействие молекулам воды и металла и, таким образом, снижают съем тепла. [c.585] Решение задачи ускоренного охлаждения проката может идти по двум направлениям а) путем создания условий, при которых перемещение по рольгангам не -вызывает вибрации изделий, и 6) путем обеспечения подачи воды на изделие таким образом, чтобы создавался принудительный контакт воды с металлом. Первый путь является практически трудноосуществимым, поэтому предпочтение было отдано второму. [c.586] Вернуться к основной статье