FI108752B - Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti - Google Patents

Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti Download PDF

Info

Publication number
FI108752B
FI108752B FI982770A FI982770A FI108752B FI 108752 B FI108752 B FI 108752B FI 982770 A FI982770 A FI 982770A FI 982770 A FI982770 A FI 982770A FI 108752 B FI108752 B FI 108752B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cooling
cooling element
flow channel
flow
heat transfer
Prior art date
Application number
FI982770A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI982770A (fi
FI982770A0 (fi
Inventor
Eero Hugg
Ilkka Kojo
Pertti Maekinen
Raimo Koota
Original Assignee
Outokumpu Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Outokumpu Oy filed Critical Outokumpu Oy
Publication of FI982770A0 publication Critical patent/FI982770A0/fi
Priority to FI982770A priority Critical patent/FI108752B/fi
Priority to AT99961081T priority patent/ATE278922T1/de
Priority to US09/868,287 priority patent/US6615913B1/en
Priority to EA200100692A priority patent/EA005547B1/ru
Priority to DE69920973T priority patent/DE69920973T2/de
Priority to PT99961081T priority patent/PT1153255E/pt
Priority to BR9916470-1A priority patent/BR9916470A/pt
Priority to PL349156A priority patent/PL193107B1/pl
Priority to EP99961081A priority patent/EP1153255B1/en
Priority to CNB998149543A priority patent/CN100449241C/zh
Priority to CA002356118A priority patent/CA2356118C/en
Priority to YUP-447/01A priority patent/RS49695B/sr
Priority to JP2000589887A priority patent/JP2002533650A/ja
Priority to MXPA01006478A priority patent/MXPA01006478A/es
Priority to KR1020017007841A priority patent/KR100690224B1/ko
Priority to AU17819/00A priority patent/AU767941B2/en
Priority to PCT/FI1999/001030 priority patent/WO2000037871A1/en
Priority to ARP990106632A priority patent/AR021960A1/es
Priority to IDP991162D priority patent/ID25725A/id
Priority to PE1999001309A priority patent/PE20001106A1/es
Publication of FI982770A publication Critical patent/FI982770A/fi
Priority to ZA200104859A priority patent/ZA200104859B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI108752B publication Critical patent/FI108752B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/207—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with helical guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/905—Materials of manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49391—Tube making or reforming
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
    • Y10T428/24322—Composite web or sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

1 108752
MENETELMÄ JÄÄHDYTYSELEMENTIN VALMISTAMISEKSI JA MENETELMÄLLÄ VALMISTETTU JÄÄHDYTYSELEMENTTI
5 Keksintö kohdistuu menetelmään valmistaa pyrometallurgisen reaktorin virtauskanavilla varustettu jäähdytyselementti. Elementin lämmönsiirtokyvyn parantamiseksi virtauskanavan seinämäpinta-alaa lisätään perinteiseen pyöreään poikkileikkaukseen nähden virtauskanavan halkaisijaa ja pituutta lisäämättä. Keksintö kohdistuu myös menetelmällä valmistettuun 10 elementtiin.
}
Vesijäähdytteisillä jäähdytyselementeillä suojataan pyrometallurgisissa prosesseissa reaktorien muurauksia siten, että jäähdytyksen vaikutuksesta muurauksen pintaan tuleva lämpö siirtyy jäähdytyselementin kautta veteen, 15 jolloin vuorauksen kuluminen pienenee olennaisesti verrattuna reaktoriin, jota ei ole jäähdytetty. Kulumisen pienenemisen aiheuttaa jäähdytyksen : aikaansaama, tulenkestävän vuorauksen pintaan kiinteytyvä ns.
• '·· autogeeninen vuoraus, joka muodostuu kuonasta ja muista sulafaaseista , ’·* erkautuvista aineista.
V*i 20 I ·
Perinteiseseti jäähdytyselementtejä valmistetaan kahdella tavalla:
Ensinnäkin elementit voidaan valmistaa hiekkavalulla, missä hiekkaan , . kaavattuun muottiin asetetaan lämpöä hyvin johtavasta materiaalista kuten # · kuparista tehty jäähdytysputkisto, jota putkiston ympärille tapahtuvan valun . » · 25 aikana jäähdytetään joko ilmalla tai vedellä. Putkiston ympärille valettava 1 » · • elementti on myös hyvin lämpöä johtavaa materiaalia, edullisesti kuparia. <!<«· Tällaista valmistustapaa on kuvattu esimerkiksi GB patentissa 1386645. Menetelmän ongelmana on virtauskanavana toimivan putkiston epätasainen • « · • ” kiinnittyminen ympäröivään valumateriaaliin, sillä osa putkista voi olla 30 kokonaan irti ympärille valetusta elementistä ja osa putkesta voi olla kokonaan sulanut ja siten sulautunut elementtiin. Jos jäähdytysputken ja 2 108752 ympärille valetun muun elementin välille ei muodostu metallista sidosta, lämmönsiirto ei ole tehokasta. Jos taas putkisto sulaa kokonaan, se estää jäähdytysveden kulun. Valumateriaalin valuominaisuuksia voidaan parantaa esimerkiksi seostamalla kupariin fosforia, joka parantaa metallisen sidoksen 5 muodostumista putkiston ja valumateriaalin välille, mutta tällöin valetun kuparin lämmönsiirto-ominaisuudet (lämmönjohtavuus) heikkenevät olennaisesti jo pienillä lisäainemäärillä. Menetelmä etuina voidaan mainita verraten halpa valmistuskustannus ja riippumattomuus dimensioista.
10 On myös käytetty valmistusmenetelmää, jossa jäähdytyselementin muottiin asetetaan virtauskanavan muotoinen lasiputkisto, joka valun jälkeen rikotaan, jolloin elementin sisälle muodostuu virtauskanava.
US-patentissa 4,382,585 kuvataan toista, paljon käytettyä jäähdytys-15 elementtien valmistustapaa, jonka mukaisesti elementti valmistetaan valssatusta tai taotusta kuparilaatasta koneistamalla siihen tarvittavat kanavat. Tällä tavalla valmistetun elementin etuina on tiivis, luja rakenne ja hyvä lämmönsiirto elementistä jäähdytysväliaineeseen kuten veteen. | ’·· Haittoina on dimensionaaliset rajoitukset (koko) ja kallis hinta.
:Λ: 20 Jäähdytyselementin kyky vastaanottaa lämpöä voidaan esittää seuraavan | · · • ‘* kaavan avulla: Q = ax A x ΔΤ, missä • « ’ Q = siirtyvä lämpömäärä [W] 25 a = lämmönsiirtokerroin virtauskanavan seinämän ja veden välillä [W/Km2] '· " A = lämmönsiirtopinta-ala [m2] • II** ΔΤ = lämpötilaero virtauskanavan seinämän ja veden välillä [K] *· *· Lämmönsiirtokerroin a voidaan teoreettisesti määrittää kaavasta
30 Nu -cD/A
λ = veden lämmönjohtavuus [W/mK] 3 108752 D = hydraulinen halkaisija [m] T oisaalta Nu = 0.023x ReA0.8PrA0.4, missä 5 Re = wD ρ!η w = nopeus [m/s] | D = kanavan hydraulinen halkaisija [m] p - veden tiheys [kg/m3] η = dynaaminen viskositeetti 10 Pr = Prandtlin luku [ ]
Edellä olevan mukaan jäähdytyselementissä on siis mahdollista vaikuttaa siirtyvään lämpömäärään vaikuttamalla lämpötilaeroon, lämmönsiirtokertoi-meen tai lämmönsiirtopinta-alaan.
15
Seinämän ja putken välistä lämpötilaeroa rajoittaa se, että vesi kiehuu > · lämpötilassa 100 °C, jolloin lämmönsiirto-ominaisuudet normaalipaineessa : ’·· toimittaessa muuttuvat olennaisesti huonommiksi kiehumisen vuoksi.
** Käytännössä on siis edullisinta toimia mahdollisimman alhaisella virtaus- 20 kanavan seinämän lämpötilalla.
» * · Lämmönsiirtokertoimeen voidaan vaikuttaa lähinnä virtausnopeutta muuttamalla eli vaikuttamalla Reynoldsin lukuun. Tätä rajoittaa kuitenkin virtaus--·' nopeuden kasvaessa lisääntyvä putkiston painehäviö, jonka suuretessa 25 jäähdytysveden pumppauskustannukset sekä pumpun investointikustan- • · · ' nukset kasvavat merkittävästi tietyn rajan ylittyessä.
; Lämmönsiirtopinta-alaan voidaan konventionaalisissa ratkaisuissa vaikuttaa - lisäämällä joko jäähdytyskanavan halkaisijaa ja/tai pituutta. Jäähdytyskana- 30 van halkaisijaa ei kuitenkaan voi rajattomasti lisätä niin, että se vielä olisi taloudellisesti kannattavaa, sillä kanavan halkaisijan kasvaesa kasvaa tietyn 4 108752 virtausnopeuden saavuttamiseksi tarvittava vesimäärä ja edelleen pumppaukseen tarvittava energia. Toisaalta kanavan halkaisijaa rajoittaa jäähdytyselementin fyysinen koko, joka investointikustannusten pienentämiseksi pyritään tekemään mahdollisimman pieneksi ja kevyeksi. Pituuden 5 rajoituksena on myös itse jäähdytyselementin fyysinen koko eli tieteylle alueella mahtuva jäähdytyskanavamäärä.
Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään valmistaa pyrometallurgisen reaktorin jäähdytyselementti hyvin lämpöä johtavasta metallista kuten 10 kuparista, jossa jäähdytyselementin lämmönsiirtokykyä on lisätty olennaisesti lämmönsiirtopinta-alaa lisäämällä niin, että taloudellisesti on mahdollista valmistaa ohuempi jäähdytyselementti. Tämä tapahtuu siten, että virtauskanavan seinämäpinta-alaa lisätään ilman, että jäähdytys-kanavan halkaisijaa suurennetaan tai pituutta lisätään. Jäähdytyselementin 15 poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreän virtauskanavan seinämä-pinta-alaa suurennetaan muodostamalla virtauskanavan sisäpintaan urat tai kierteet kanavaa jälkeenpäin työstämällä. Tästä seurauksena on samalla ; ’·· lämpömäärällä tarvittava pienempi lämpötilaero veden ja jäähdytyskanavan : '·· seinämän välillä ja edelleen alhaisempi jäähdytyselementin lämpötila.
:.’‘i 20 Keksintö kohdistuu myös menetelmällä valmistetuun jäähdytyselementtiin.
' ·'·’ Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.
. . Esillä olevan keksinnön mukaisessa jäähdytyselementissä on lämmönsiirto- pintaa lisätty siten, että vaikka jäähdytyselementin virtauskanava on 25 poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreä, sen seinämä ei ole sileä, vaan ’· ’* seinämän muotoa vähäisessä määrin muuttamalla saadaan aikaan samalla » virtauspoikkipinnalla (samalla vesimäärällä saadaan aikaan sama nopeus) ” suurempi lämmönsiirtopinta-ala jäähdytyskanavan pituusyksikköä kohti • laskettuna. Tämä pinta-alan kasvu saadaan aikaan esimerkiksi seuraavilla 30 tavoilla: 5 108752 - Muokkaamalla, kuten valssaamalla tai takomalla valmistettuun jäähdytys-elementtiin, johon on koneistettu esimerkiksi poraamalla ainakin yksi poikkileikkaukseltaan pyöreä virtauskanava, työstetään virtauskanavan sisäpinnalle jälkeenpäin kierteet. Kanavan poikkileikkaus on edelleen 5 olennaisesti pyöreä.
-Muokkaamalla valmistettuun jäähdytyselementtiin, johon koneistettu ainakin yksi poikkileikkaukseltaan pyöreä virtauskanava, työstetään virtauskanavan sisäpinnalle jälkeenpäin rihlamaiset urat. Kanavan poikkileikkaus on edelleen olennaisesti pyöreä.
10 Rihlamaiset urat saadaan aikaan edullisesti käyttämällä ns. paisuvaa tuurnaa, joka vedetään virtauskanavan läpi. Uritus voidaan tehdä esimerkiksi reikään, joka on toisesta päästään umpinainen, jolloin tuumaa vedetään ulospäin. Molemmista päistään avoimeen kanavaan reikä tehdään joko työntämällä tai vetämällä tätä varten suunniteltu työkalu kanavaan.
15
Kaikissa edelläkuvatuissa menetelmissä on selvää, että mikäli virtauskanavassa on valusuuntaan nähden poikittaisia kanavan osia, ne : osat tehdään mekaanisesti työstämällä, esimerkiksi poraamalla, ja ·' ' * kanavaan kuulumattomat reiät tulpataan : 20
Keksinnön mukaisen menetelmän edullisuutta verrattiin tekniikan tason * · mukaiseen menetelmään oheisen esimerkin avulla. Esimerkin yhteydessä ... on keksinnön selvittämiseksi vielä kuvat, joissa » · :·. kuva 1 esittää periaatepiirrosta kokeissa käytetystä jäähdytyselementistä, » · 25 kuvassa 2 on koejäähdytyselementtien poikkileikkausprofiilit, • · ‘ j kuvat 3a - 3d esittävät lämpötilaa elementin sisällä eri mittauspisteissä • * upotussulan lämpötilan funktiona, kuva 4 esittää mittaustuloksista laskettua lämmönsiirtokerrointa upotussulan ‘ * funktiona ja 30 kuva 5 esittää normeeratuille jäähdytyselementeille lasketut jäähdytysveden ja virtauskanavan seinämän lämpötilaerot eri jäähdytystehoilla.
6 108752
Esimerkki
Kyseessä olevan keksinnön mukaisia jäähdytyselementtejä testattiin 5 käytännön kokeissa, joissa edellä mainitut neljä elementtiä A, B, C ja D upotettiin pohjapinnaltaan noin yhden senttimetrin syvälle sulaan lyijyyn. Jäähdytyselementin A virtauskanava oli perinteinen sileäpintainen kanava, ja tätä elementtiä käytettiin vertailumittausten tekemiseen. Kokeissa mitattiin tarkasti jäähdytysveden määrä ja lämpötilat sekä ennen veden syöttämistä 10 jäähdytyselementtiin että sen jälkeen. Lisäksi mitattiin tarkasti lyijysulan lämpötilaa ja lämpötiloja itse jäähdytyselementin sisällä seitsemässä eri mittauspisteessä.
Kuvasta 1 nähdään kokeissa käytetty jäähdytyselementti 1, jonka sisällä on 15 virtauskanava 2. Jäähdytyselementin mitat olivat seuraavat: jäähdytys- elementin korkeus 300 mm, leveys 400 mm ja paksuus 75 mm.
: Jäähdytysputki eli virtauskanava oli sijoitettu elementin sisään kuvan 1 : '·· mukaisesti siten, että putken kuvassa vaakasuoran osan keskikohta oli : etäisyydellä 87 mm elementin pohjasta ja kummankin pystysuoran osan '· 20 etäisyys 50 mm laatan reunasta. Vaakasuora putken osa saadaan aikaan * · · ‘poraamalla, ja vaakasuoran reiän alkupää tulpataan (ei tarkemmin kuvassa).
Kuvasta 1 ilmenee myös lämpötilamittauspisteiden T1-T7 sijainti. Kuvassa 2 . on esitetty jäähdytyskanavien pinnanmuotoja taulukossa 1 koejäähdytys- I · /;'·. elementtien virtauskanavien mitat ja yhtä metriä kohden lasketut 25 lämmönsiirtopinta-alat sekä suhteelliset lämmönsiirtopinta-alat.
» »*»· 30 7 108752
Taulukko 1
Halkaisija Virtauspoikki- Lämmönsiirto- Suhteellinen pinta-ala pinta/ lm lämmönsiirto- __mm__mm2__m2/lm__pinta-ala_ A 21,0 346 0,066 1,00 B 23,0 415 0,095 1,44 C 23,0 484 0,127 1,92 [D_ 20,5_| 485 0,144_ 2,18_
Kuvista 3a -3d havaitaan, että jäähdytyselementtien B, C ja D lämpötilat 5 olivat kaikilla jäähdytysveden virtausnopeuksilla alhaisemmat kuin referens-simittauksiin käytetyn jäähdytyselementin A. Koska kuitenkin valmistusteknisistä syistä jouduttiin em. koekappaleiden virtauspoikkipinnat valmistamaan eri mittaisiksi, ei lämmönsiirron tehokkuutta voida suoraan verrata kuvien 3a - 3d tuloksista. Tämän vuoksi kokeiden tulokset normeerattiin seuraavasti: 10
Stationaariselle lämmönsiirrolle kahden pisteen välillä voidaan kirjoittaa: Q = Sx^x(Ti-T2), missä Q = pisteiden välillä siirtyvä lämpömäärä [W] ... S = muotokerroin (riippuu geometriasta) [m] : 15 X - väliaineen lämmönjohtavuus [W/mK]
Ti = pisteen 1 lämpötila [K] : :: T2 = pisteen 2 lämpötila [K] » Käyttäen edellä esitettyä kaavaa koetuloksiin, saadaan seuraavat suureet: » ♦ · ' ’·* 20 Q = mitattu jäähdytysveteen siirtynyt lämpöteho * · 1 ‘ * X- kuparin lämmönjohtavuus [W/mK] ·: Ti = elementin pohjan koetuloksista laskettu lämpötila [K] : : T2 = vesikanavan seinämän koetuloksista laskettu lämpötila [K] S = muotokerroin; puoliäärettömään upotetulle äärelliselle sylinterille (pituus 25 L, halkaisija D) muotokerroin voidaan määrittää kaavan S = 2rcL/ln(4z/D) mukaan, kun Z>1,5D, z = upotussyvyys sylinterin keskilinjasta mitattuna [m].
8 108752
Edellä esitetyllä tavalla määritetyt lämmönsiirtokertoimet on esitetty kuvassa 4. Monimuuttuja-analyysin mukaan saatiin erittäin hyvä korrelaatio lämmön-siirtokertoimen ja veden virtausnopeuden sekä veteen siirtyvän lämpömää-5 rän välille. Regressioyhtälön lämmönsiirtokertoimet kullekin koejäähdytys-elementille on esitetty taulukossa 2.
Tällöin a [W/m2K] = c + a x v [m/s] + b x Q [kW],
Taulukko 2 __c__a__b__tf_ A 4078,6 1478,1 110,1 0,99 B 3865,8 1287,2 91,6 0,99 C 2448,9 1402,1 151,2 0,99 10 [_D_ 2056,5 2612,6 179,7_ 0,96_
Jotta tulokset ovat vertailukelpoisia, normeerattiin virtauskanavien poikkipinta-ala siten, kutakin veden virtausmäärää vastaa sama virtausnopeus. Näin virtausmäärän ja -nopeuden mukaan normeeratut virtauskanavien 15 mitat ja lämmönsiirtopinta-alat on esitetty taulukossa 3. Käyttäen näitä >t> taulukossa 3 esitettujä dimensioita tapauksille A’, B’, C' ja D’ sekä yllä : ·.· esitetyllä tavalla määritettyjä lämmönsiirtokertoimia laskettiin virtausmäärän : suhteen normeeratuille tapauksille seinämän ja veden lämpötilan ero veden ; virtausnopeuden funktiona 5, 10, 20 ja 30 kW lämpömäärille kaavasta 20 AT=QI(axA) * · • · : : Taulukko 3 ‘.j Halkaisija Virtauspoikki- Lämmönsiirto- Suhteellinen pinta-ala pinta/lm lämmönsiirto- .__mm__mm2__m2/lm__pinta-ala_ A* 21,0 346 0,066 1,00 I B* 21,0 346 0,087 1,32 • C* 19,2 346 0,120 1,82 D*_ 15,7_[346_ 0,129_ 1,95_ 9 108752
Tulokset on esitetty kuvassa 5. Kuvasta nähdään, että kaikilla tämän keksinnön mukaan valmistetuilla jäähdytyselementeillä saadaan aikaan tietyn lämpömäärän siirtyminen pienemmällä veden ja jäähdytyskanavan seinämän lämpötilaerolla , mikä kuvaa menetelmän tehokkuutta. Esimerkiksi 5 jäähdytysteholla 30 kW ja veden virtausnopeudella 3 m/s on seinämän ja veden välinen lämpötilaero eri tapauksissa:
Taulukko 4 ΔΤ[K] suhteellinen ΔΤ[%] _ _ _ B’ 33 85 C’ 22 58 jy_|_24_Lii_ 10
Kun verrataan saatuja tuloksia ja toisaalta lämmönsiirtopintoja, havaitaan, että saman lämpömäärän siirtämiseen tarvittava lämpötilaero seinämän ja veden välillä on kääntäen verrannollinen suhteelliseen lämmönsiirtopinta-alaan. Tämä tarkoittaa, että keksinnössä esitetyllä pinta-alan muutoksella 15 voidaan olennaisesti vaikuttaa lämmönsiirron tehokkuuteen.
• * I · • · t · * · I *

Claims (8)

10 1 08752
1. Menetelmä pyrometallurgista reaktoria varten tarkoitetun jäähdy-tyselementin lämmönsiirtokyvyn parantamiseksi, jolloin jäähdytysele- 5 mentti on valmistettu muokatusta kuparilaatasta ja varustettu ainakin yhdellä jäähdytysveden virtauskanavalla, joka on poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreä ja valmistettu koneistamalla, tunnettu siitä että jäähdytyselementin sisällä olevan virtauskanavan seinämäpinta-alaa lisätään virtauskanavan halkaisijaa ja pituutta lisäämättä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtauskanavan sisäpintaan työstetään kierteet virtauskanavan seinämäpinta-alan lisäämiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtauskanavan sisäpintaan työstetään rihlamaiset urat virtauskanavan seinämäpinta-alan lisäämiseksi.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että j i » j · ’’ 20 rihlamaiset urat tehdään paisuvan tuurnan avulla.
5. Pyrometallurgisen reaktorin jäähdytyselementti, joka on valmistettu muokatusta kuparilaatasta ja varustettu ainakin yhdellä jäähdytysveden virtauskanavalla, joka on muodostettu koneistamalla, tunnettu siitä, että , 25 poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreän virtauskanavan seinämä- ; pinta-alaa on lisätty virtauskanavan halkaisijaa ja pituutta lisäämättä. ,...: 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että . . virtauskanavan sisäpinnalle on työstetty kierteet. 30 11 1 08752
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että virtauskanavan sisäpinnalle on työstetty rihlamaiset urat.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että 5 rihlamaiset urat tehdään paisuvan tuurnan avulla.
FI982770A 1998-12-22 1998-12-22 Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti FI108752B (fi)

Priority Applications (21)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI982770A FI108752B (fi) 1998-12-22 1998-12-22 Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti
CA002356118A CA2356118C (en) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture
JP2000589887A JP2002533650A (ja) 1998-12-22 1999-12-14 乾式や金反応炉用冷却要素とその製造
EA200100692A EA005547B1 (ru) 1998-12-22 1999-12-14 Охлаждающая пластина пирометаллургического реактора и её изготовление
DE69920973T DE69920973T2 (de) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgisches reaktorkühlelement und dessen herstellung
PT99961081T PT1153255E (pt) 1998-12-22 1999-12-14 Elemento de refrigeracao de um reactor pirometalurgico e a sua fabricacao
BR9916470-1A BR9916470A (pt) 1998-12-22 1999-12-14 Elemento de resfriamento de reator pirometalúrgico e sua fabricação
PL349156A PL193107B1 (pl) 1998-12-22 1999-12-14 Sposób zwiększania ilości przekazywanego ciepła przez element chłodzący reaktora pirometalurgicznego i element chłodzący reaktora pirometalurgicznego
EP99961081A EP1153255B1 (en) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture
CNB998149543A CN100449241C (zh) 1998-12-22 1999-12-14 高温冶金反应设备冷却元件及其制造
AT99961081T ATE278922T1 (de) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgisches reaktorkühlelement und dessen herstellung
YUP-447/01A RS49695B (sr) 1998-12-22 1999-12-14 Element hlađenja pirometalurškog reaktora i postupak za njegovu proizvodnju
US09/868,287 US6615913B1 (en) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture
MXPA01006478A MXPA01006478A (es) 1998-12-22 1999-12-14 Elemento de enfriamiento de reactor pirometalurgico y su fabricacion.
KR1020017007841A KR100690224B1 (ko) 1998-12-22 1999-12-14 건식야금 반응기 냉각 부재의 열전달 능력을 향상시키는 방법 및 이 방법에 의해 제조된 건식 야금 반응기 냉각부재
AU17819/00A AU767941B2 (en) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture
PCT/FI1999/001030 WO2000037871A1 (en) 1998-12-22 1999-12-14 Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture
ARP990106632A AR021960A1 (es) 1998-12-22 1999-12-21 Metodo para mejorar la capacidad de transferencia de calor de una placa refrigerante de cobre forjado de alta conductividad termica de un reactor pirometalurgico.
IDP991162D ID25725A (id) 1998-12-22 1999-12-21 Metode pembuatan elemen pendingin dan elemen pendingin yang dibuat dengan metode ini
PE1999001309A PE20001106A1 (es) 1998-12-22 1999-12-22 Metodo para la manufactura de un elemento refrigerante y el elemento refrigerante manufacturado mediante este metodo
ZA200104859A ZA200104859B (en) 1998-12-22 2001-06-14 Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI982770A FI108752B (fi) 1998-12-22 1998-12-22 Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti
FI982770 1998-12-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI982770A0 FI982770A0 (fi) 1998-12-22
FI982770A FI982770A (fi) 2000-06-23
FI108752B true FI108752B (fi) 2002-03-15

Family

ID=8553168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI982770A FI108752B (fi) 1998-12-22 1998-12-22 Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti

Country Status (21)

Country Link
US (1) US6615913B1 (fi)
EP (1) EP1153255B1 (fi)
JP (1) JP2002533650A (fi)
KR (1) KR100690224B1 (fi)
CN (1) CN100449241C (fi)
AR (1) AR021960A1 (fi)
AT (1) ATE278922T1 (fi)
AU (1) AU767941B2 (fi)
BR (1) BR9916470A (fi)
CA (1) CA2356118C (fi)
DE (1) DE69920973T2 (fi)
EA (1) EA005547B1 (fi)
FI (1) FI108752B (fi)
ID (1) ID25725A (fi)
MX (1) MXPA01006478A (fi)
PE (1) PE20001106A1 (fi)
PL (1) PL193107B1 (fi)
PT (1) PT1153255E (fi)
RS (1) RS49695B (fi)
WO (1) WO2000037871A1 (fi)
ZA (1) ZA200104859B (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121429B (fi) * 2005-11-30 2010-11-15 Outotec Oyj Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI47052C (fi) 1971-10-11 1973-09-10 Outokumpu Oy Menetelmä erilaisissa sulatusuuneissa käytettävien jäähdytyselementtie n valmistamiseksi.
US3906605A (en) * 1973-06-18 1975-09-23 Olin Corp Process for preparing heat exchanger tube
US4058394A (en) * 1976-02-23 1977-11-15 Kennecott Copper Corporation Pyrometallurgical system for solid-liquid contacting
JPS60121045A (ja) * 1983-12-05 1985-06-28 Kuroki Kogyosho:Kk 熱交換体及びその制造方法
US4838346A (en) * 1988-08-29 1989-06-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Reusable high-temperature heat pipes and heat pipe panels
US4995252A (en) * 1989-03-06 1991-02-26 Carrier Corporation Method and apparatus for internally enhancing heat exchanger tubing
US5051146A (en) * 1989-08-03 1991-09-24 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Apparatus for fabricating a graded-groove heat pipe
US6134785A (en) * 1992-05-18 2000-10-24 The Boeing Company Method of fabricating an article of manufacture such as a heat exchanger
US5775402A (en) * 1995-10-31 1998-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Enhancement of thermal properties of tooling made by solid free form fabrication techniques
KR970700081A (ko) * 1994-01-21 1997-01-08 알. 엠, 죠단 열전달용 채널을 갖는 금속공구 및 이공구의 제조방법
US5895561A (en) * 1996-01-17 1999-04-20 Kennecott Utah Copper Corporation Method of sealing cooling blocks using electrodeposited metal
US5687604A (en) * 1996-05-30 1997-11-18 Exco Technologies Ltd. Thermal controlled mandrel with replaceable tip for copper and brass extrusion
JPH10166034A (ja) * 1996-12-11 1998-06-23 Hitachi Cable Ltd 多孔偏平管の製造方法
US5933953A (en) * 1997-03-17 1999-08-10 Carrier Corporation Method of manufacturing a heat transfer tube
DE19732537C1 (de) 1997-07-23 1999-03-04 Mannesmann Ag Abhitzekessel
JP2944583B2 (ja) 1997-07-25 1999-09-06 三菱マテリアル株式会社 金属管内外面加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU1781900A (en) 2000-07-12
KR20010092750A (ko) 2001-10-26
EA005547B1 (ru) 2005-04-28
PL349156A1 (en) 2002-07-01
ATE278922T1 (de) 2004-10-15
EA200100692A1 (ru) 2001-12-24
WO2000037871A1 (en) 2000-06-29
YU44701A (sh) 2003-12-31
FI982770A (fi) 2000-06-23
ZA200104859B (en) 2001-12-20
EP1153255A1 (en) 2001-11-14
EP1153255B1 (en) 2004-10-06
PT1153255E (pt) 2005-01-31
MXPA01006478A (es) 2002-06-04
DE69920973T2 (de) 2005-02-10
PL193107B1 (pl) 2007-01-31
AU767941B2 (en) 2003-11-27
FI982770A0 (fi) 1998-12-22
CA2356118A1 (en) 2000-06-29
RS49695B (sr) 2007-12-31
JP2002533650A (ja) 2002-10-08
CN100449241C (zh) 2009-01-07
BR9916470A (pt) 2001-09-25
PE20001106A1 (es) 2000-11-17
CA2356118C (en) 2008-02-12
US6615913B1 (en) 2003-09-09
CN1398340A (zh) 2003-02-19
DE69920973D1 (de) 2004-11-11
ID25725A (id) 2000-11-02
KR100690224B1 (ko) 2007-03-12
AR021960A1 (es) 2002-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102794601B (zh) 一种耐磨、耐腐蚀、抗冲击双金属复合弯管的制造方法
FI108751B (fi) Menetelmä liukuvalulla muodostetun jäähdytyselementin valmistamiseksi sekä menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti
RU2170265C2 (ru) Способ изготовления холодильных плит для печей, используемых в черной металлургии
EP2427578B1 (en) Method for producing a cooling element for pyrometallurgical reactor and the cooling element
FI107789B (fi) Valumuotti jäähdytyselementin valmistamiseksi ja muotissa valmistettu jäähdytyselementti
FI108752B (fi) Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti
RU2487946C2 (ru) Способ получения охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора и охлаждающий элемент
KR100607855B1 (ko) 빌렛 및 분괴형상으로 강을 연속주조하기 위한 주형
MXPA01006448A (es) Elemento de enfriamiento de reactor pirometalurgico y su fabricacion
CN2729080Y (zh) 一种纯铜冷却壁
Behera Heat transfer analysis of blast furnace stave cooler