Введение к работе
Актуальность работы. В машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности управление охлаждением высокотемпературных поверхностей струями диспергированной жидкости является актуальной задачей.
В большинстве случаев для охлаждения высокотемпературных поверхностей применяются сопла различных конструкций, которые должны обеспечивать охлаждение по заданному закону.
Наиболее широкое распространение охлаждение форсунками получило в черной металлургии, и в частности, в машинах непрерывного литья заготовок. (МНЛЗ). Также, интенсивное спрейерное охлаждение яаходит применение при некоторых видах термообработки деталей, например, поверхностная индукционная закалка.
Для управления процессами теплообмена диспергированной жидкостью с высокотемпературной поверхностью необходимо, чтобы распиливающие устройства диспергировали капли определенной величины, а сами распылители должны устанавливаться на требуемом расстоянии до поверхности.
Качество работы форсунок определяется дисперсным составом потока. Измерения большого количества капель очень трудоемки, требуют -дорогостоящего оборудования и поэтому ограничиваются применением в научных лабораториях и исследовательских центрах. В силу этого используются форсунки с ненормированными параметрами, в частности неизвестен размер капель, поэтому охлаждающая способность их точно не определена.
В этой связи работы, направленные на разработку методов оперативного тарирования форсунок и на этой основе организации управления охлаждением металла, являются актуальными.
Целью работы является разработка метода оперативного определения теплобменных характеристик низконапорных'плоскофакельных форсунок.
Методы- исследования: работа выполнена на основе экспериментальных исследований на специально сконструированном и изготовленном стенде, включающем две пневмогидравлическ'их линии (вертикальную и горизонтальную) и измерительную систему (Не Ые лазер, персональную электронно - вычислительную машину (ПЭВМ IBM 486 AT/XT), видеокамеру JVS, видеоплату FPORT). Оценка изменения интенсивности рассеянного света на каплях жидкости, диспергируемых плоскофакельной форсункой, проведена методом видеокомпьютерного анализа с последующим преобразованием снимаемого видеоизображения, при помощи вмонтированной в компьютер видеоплаты, в гистограммы изменения светового сигнала на ПЭВМ, с помощью специально заказанных и частично разработанных автором, прикладных программ. Измерения дисперсности потока и скорости движения капель произведены высокоскоростной видеосъемкой и дальнейшей ее обработке методами математической статистики. Основ-йые зависимости- получены на основе анализа капельного охлаждения высокотемпературной поверхности и экспериментального исследования рассеянного света в водяных диспергированных потоках. Научная новизна работы: ' 1. Получена новая критериальная зависимость теплообмена диспергированной жидкости с высокотемпературной поверхностью, которая устанавливает аналитическую связь коэффициента теплоотдачи с входными параметрами потока (давление воды, высота установки форсунки, площадь выходного отверстия распылителя и т.д.) 2. На основе полученной зависимости разработан принципиально новый метод оперативного определения охлаждающих свойств низконапорной плоскофахельной форсунки, основанный на измерении изменения световой реакций (интенсивности рассеянного света) лазерного луча на кап-
лях диспергированной жидкости, истекающей из плоскофакельной форсунки. Ї. Разработана новая инженерная методика определения теплообменных «арактеристнк низконапорных плоскофакельных форсунбк.
Практическая ценность:
Результаты исследований использованы:
при модернизации системы охлаждения установки индукционной поверхностной закалки валиков насосных подшипников в термическом цехе ЗАО *ВПЗ" (г.Вологда);
при разработке новой технологии получения кузнечных заготовок в кузнечна- прессовом цехе ЗАО "ВПЗ" (г.Вологда);
- при подборе распылителей в системе управлення охлаждением сляба.
Апробация работы:
Основные разделы работы докладывались на кафедре "Экономики и технологии производственных процессов" Вологодского государственного технического университета (г. Вологда, 1998 г.); на кафедре Теплотехники и гидравлики" Череповецкого государственного университета (г. Череповец, 2000 г.); на международной научно - технической конференции "Повышение эффективности теплообменных процессов и систем" (г. Вологда, 2000 г.).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, S глав, заключения н общих выводов, списка литературы и 6 приложений. Содержит Щ страниц машинописного текста, 40 рисунков, 13 таблиц и приложений на 52 страницах, список литературы включает 120 наименований. Общее количество 197 страниц.
