Охолодження кристалізатора - Промисловість, виробництво

6. Охолодження кристалізатора

Найчастіше в МНЛЗ використовуються збірні кристалізатори, у стінках якого є система вертикальних каналів для води, що охолоджує. Зазвичай канали мають діаметр 20 мм, а відстань між ними 40-50 мм (приймаємо 45 мм).

Основним показником, що характеризує режим охолодження кристалізатора, є витрата води, що охолоджує. Попередньо перед розрахунком витрати води необхідно, користуючись наведеними вище рекомендаціями, вибрати діаметр каналів і визначити їх число. Витрата води на охолодження кристалізатора має бути такою, щоб виконувались дві умови:

3) температура води на виході з кристалізатора не повинна перевищувати 40 ... 45 0 З тим, щоб не відбувалося відкладення розчинених у ній солей;

3) швидкість руху води в каналах повинна бути не менше 2 м/с для того, щоб запобігти виникненню локальних перегрівів.

Витрата води, що забезпечує виконання першої умови, визначається наступним чином. Спочатку вибором чи розрахунком визначаються вихідні дані:

- Температура води на вході в кристалізатор (приймаємо 20 0 С);

- Температура води на виході з кристалізатора (приймаємо 42 0 С);

– перепад температур води у кристалізаторі ∆tв (42–20 = 22 0 С);

– середній перепад температури між температурою рідкого металу і температурою поверхні заготівлі, що кристалізується ∆t (приймаємо 370 0 С);

- Середня товщина шару затверділого металу в кристалізаторі ξ0:

,

де Кз - коефіцієнт затвердіння, мм / хв 0,5;

τ – тривалість затвердіння, хв;

h – відстань до середини кристалізатора м;

- Робоча швидкість витягування заготовки, м/хв.

Приймаємо величинукоефіцієнта затвердіння Кз = 26 мм/хв 0,5.

Розрахунок ведемо для середини кристалізатора. Довжина кристалізатора за завданням 950 мм. Робоча швидкість витягування – 0,76 м/хв. Кристалізатор заповнюють не повністю. Приймаємо, що рівень рідкого металу кристалізаторі становить 850 мм, тобто. відстань до середини кристалізатора становитиме 425 мм.

мм.

Після цього обчислюється середня щільність теплового потоку від заготовки до кристалізатора:

,

де - Середній тепловий потік, Вт / м 2;

- Коефіцієнт теплопровідності затверділого металу, Вт/(м∙град).

Приймаємо таке значення коефіцієнта теплопровідності Вт/(м∙град).

кВт/м2.

Потім обчислюється витрата води, що забезпечує прийняту температуру її на виході із кристалізатора:

,

де - витрата води на кристалізатор за умовою, що розглядається, м 3 /год;

- площа поверхні кристалізатора, що сприймає тепловий

- Щільність води, кг / м 3;

СВ – питома теплоємність води, кДж/(кг∙град).

Знайдемо площу поверхні кристалізатора:

= = 2,68 м 2 .

м 3 /год.

Витрата води, що забезпечує виконання другої умови - задану швидкість її руху в каналах кристалізатора, визначається за формулою:

,

де - Витрата води на кристалізатор, м 3 /год;

- Діаметр каналу, м;

- Швидкість руху води, м / с;

– кількість каналів.

Обчислимо кількість каналів, якими тече вода для охолодження кристалізатора. Для цього знайдемо периметр верху кристалізатора:

Р = 2∙(260+1326) = 3172 мм.

Відстань від центру одного каналу до наступного центру:

m = 3172/65 = 49 прим.

м 3 /год.

Після обчислення необхідної витративоди, з першого і другого умови, приймаємо більший їх, тобто. 138,5 м-коду 3 /год.

---