BR112014011873B1

BR112014011873B1 - bocal de aspersão de cone cheio

Info

Publication number: BR112014011873B1
Application number: BR112014011873-6A
Authority: BR
Inventors: Masaki Yamamoto; Yoshiro Serizawa; Hirokazu Kotake; Isao Yoshii; Ryuuji Yamamoto; Hitoshi Nikaidoh; Satoru Uchijima; Hiromitu Kurita
Original assignee: Spraying Systems Co., Japan; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2020-10-13
Also published as: US20150202636A1; BR112014011873A2; CN104010732B; JP6108353B2; EP2939748B1; WO2014102909A1; EP2939748A1; KR20140114332A; CN104010732A; US9452438B2; JPWO2014102909A1; EP2939748A4; KR101560764B1

Abstract

"BOCAL DE ASPERSÃO DE CONE CHEIO". Trata-se de um bocal de aspersão de cone cheio que compreende: um corpo de bocal (1) que tem uma entrada de líquido (3) em sua extremidade a montante e um orifício de aspersão (4) em sua extremidade a jusante; uma estrutura de pá (2) de um comprimento de direção axial (W) e diâmetro (D), disposta com sua superfície circunferencial externa em contato com a parte interna do corpo de bocal (1); tem uma pluralidade de sulcos de canaleta (6) de largura (T) e profundidade (H) na superfície circunferencial externa da estrutura de pá (2); uma parte de projeção lateral a montante (8) de um comprimento (U) na direção axial do corpo de bocal (1) em um lado a montante da estrutura de pá (2); uma parte de projeção lateral a jusante (9) de um comprimento (P) na direção axial do corpo de bocal (1) em um lado a jusante da estrutura de pá (2); e uma câmara de fluxo de redemoinho (5) de um comprimento de direção axial (L) que é um espaço formado por uma superfície de parede interna do corpo de bocal (1), da estrutura de pá (2) e do orifício de aspersão (4), em que 0,25<T/D<0,30, 0,25<H/D<0,30 e 1,5<L/W<3,5 são satisfeitos.

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um bocal de aspersão de cone cheio que, por exemplo, é usado para resfriar, lavar, etc. no processo de produção de folha de aço e asperge um líquido em um formato de cone cheio.

Técnica Antecedente

[0002] Um "bocal de aspersão de cone cheio" é um bocal no qual o líquido que é descarregado a partir do bocal é aspergido em um formato cônico. "Cone cheio" significa que as gotículas do líquido descarregado são preenchidas ao centro do cone.

[0003] Um bocal de aspersão de cone cheio geralmente tem um corpo de bocal tubular dentro do qual há uma estrutura de pá que tem meios de geração de fluxo de redemoinho. Há várias formas de estruturas de pá, mas o líquido que é suprido da extremidade a montante do corpo de bocal passa pela estrutura de pá e flui para a extremidade a jusante do corpo de bocal durante o qual o meio de geração de fluxo de redemoinho da estrutura de pá faz com que o mesmo redemoinhe e forme uma corrente parasita.

[0004] O líquido que flui para o lado a jusante do corpo de bocal é aspergido, desse modo, a partir da extremidade a jusante do corpo de bocal em um formato de cone cheio.

[0005] O documento PLT 1 revela um bocal de aspersão de cone cheio que tem uma fenda na parte central da estrutura de pá e é fornecido com um meio de geração de fluxo de redemoinho composto de uma pluralidade de rotas de redemoinho que são formadas em uma direção inclinada na superfície circunferencial externa da estrutura de pá. Esse bocal de aspersão de cone cheio visa gerar um padrão de aspersão de uma distribuição de taxa de fluxo uniforme em um ângulo amplo (65 a 75°) com uma distribuição de taxa de fluxo uniforme.

[0006] O documento PLT 2 revela um bocal de aspersão de cone cheio que não tem uma fenda central da estrutura de pá e faz a estrutura de pá como um todo em formato de X. De acordo com esse bocal de aspersão de cone cheio, é possível gerar um padrão de aspersão que tem uma distribuição de taxa de fluxo em formato de sino que tem uma taxa de fluxo máxima no centro da região de aspersão de um ângulo de aspersão estreito (cerca de 30° ou menor).

[0007] O documento PLT 3 revela um bocal que tem sulcos de ca- naleta em uma direção inclinada na circunferência externa da estrutura de pá, tem um lado a jusante da estrutura de pá formada em um formato de cone e ejeta uma aspersão em formato de cone oco. Uma "aspersão em formato de cone oco" é uma aspersão que é em formato de cone no seu lado externo, mas não tem gotículas do líquido descarregado preenchido ao centro do cone. Portanto, de acordo com esse bocal, é possível dar uma força de redemoinho para um líquido de baixa pressão e gerar uma aspersão de cone oco estável e fina, mas uma aspersão de cone cheio não é produzida.

Lista de Citações Literatura da Patente

[0008] PLT 1. Publicação de Patente Japonesa n- 2005-508741 a

[0009] PLT 2. Publicação de Patente Japonesa n- 2005-058899A

[0010] PLT 3. Publicação de Patente Japonesa n- 2005-052754A

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0011] No processo de produção de folha de aço, por exemplo, quando se resfria uma folha de aço após laminação a quente, bocais de aspersão são usados para aspergir água de resfriamento na folha de aço.

[0012] Para usar bocais de aspersão para resfriamento de folha de aço, é exigido que seja possível obter um impacto de aspersão uniforme e forte e uma distribuição de taxa de fluxo uniforme de um lado a outro de toda a região que é aspergida. Se o impacto de aspersão for fraco, a capacidade de resfriamento é inferior. Se o impacto de aspersão e a distribuição de taxa de fluxo não forem uniformes, ocorre super- resfriamento etc. em parte da região da folha de aço e, como resultado, as características da folha de aço são afetadas de modo adverso.

[0013] Aqui, no presente documento, a "distribuição de taxa de fluxo de água" significa a distribuição da densidade de taxa de fluxo por unidade de área em uma região de aspersão em uma superfície plana quando projeta a aspersão na superfície plana. Adicionalmente, o "impacto de aspersão" significa que a pressão do fluido que atinge uma superfície plana quando a aspersão é projetada em uma superfície plana.

[0014] O bocal de aspersão de cone cheio do documento PLT 1 requer um fluxo axial pela fenda central da estrutura de pá a fim de obter uma distribuição de taxa de fluxo de água uniforme em uma região de aspersão de ângulo amplo. Entretanto, na prática é difícil obter uma distribuição de taxa de fluxo de água uniforme, devido aos efeitos de tolerâncias dimensionais e flutuações de pressão no líquido. A taxa de fluxo da parte central da área de aspersão facilmente se torna maior. Entretanto, se somente usar uma estrutura de pá que não tem uma fenda central com a finalidade de diminuir a taxa de fluxo na parte central de um bocal de aspersão de uso em ângulo amplo, a taxa de fluxo perto da parte central cairá de modo recíproco e um padrão de aspersão uniforme não mais será capaz de ser obtido (ver Figura 5C).

[0015] O bocal de aspersão de cone cheio do documento PLT 2 é para obter um padrão de aspersão do tipo curva de sino. Quanto mais longe do centro, mais fraco é o impacto de aspersão. Portanto, quando usado para resfriamento de folha de aço, o bom resfriamento não é possível.

[0016] O bocal do documento PLT 3 é o que concede uma força de redemoinho para um líquido de baixa pressão e gera um padrão de aspersão tipo cone oco que tem um impacto de aspersão fraco e gotí- culas de líquido finas. Isso não pode ser aplicado para gerar uma aspersão de cone cheio por um líquido de alta pressão com um impacto de aspersão forte.

[0017] Um objetivo da presente invenção é fornecer um bocal de aspersão de cone cheio que seja adequado, por exemplo, para resfriamento de folha de aço no processo de produção da folha de aço e que tenha um impacto de aspersão uniforme e forte de um lado a outro de toda a região aspergida mesmo sem aumentar a pressão de fluxo de entrada.

[0018] Isto é, o objetivo é tornar real um bocal que tem a característica da quantidade de líquido que alcança um objeto (no caso da presente invenção, a superfície plana a ser resfriada) por unidade de área por unidade de tempo que é substancialmente constante no círculo no fundo do cone. Adicionalmente, no bocal da presente invenção, o objetivo é aumentar a velocidade pela qual o fluido impacta com o objeto sobre aquele do bocal convencional, fortalece o impacto de aspersão e melhora a capacidade de resfriamento pela mesma pressão de fluxo de entrada.

Solução para o Problema

[0019] Os inventores em particular empenhados em estudos profundos sobre uma estrutura de um bocal de aspersão de cone cheio que dá o impacto de aspersão necessário na região de aspersão requerida para resfriamento de folha de aço em particular sem elevar a pressão de fluxo de entrada e adicionalmente que realiza uma distribuição de taxa de fluxo de água uniforme.

[0020] Durante a produção de uma estrutura com uma fenda na parte central da estrutura de pá dentro do bocal, como explicado aci ma, a uniformidade da distribuição de taxa de fluxo não é boa, então os inventores estudaram em detalhe a estrutura sem nenhuma fenda na parte central da estrutura de pá. A "estrutura de pá" referida aqui é a parte 2 que cria redemoinho na parte de dentro do bocal que forma a rota de redemoinho 7 que é mostrada na Figura 1 ou na Figura 3.

[0021] Durante a produção de uma estrutura sem nenhuma fenda na parte central da estrutura de pá dentro do bocal, como explicado acima, a distribuição de taxa de fluxo facilmente se torna uma curva de sino invertida. Entretanto, como resultado de estudos dos inventores, foi aprendido que mesmo em uma estrutura sem nenhuma fenda na parte central da estrutura de pá, fornecendo-se canaletas de uma largura e profundidade adequadas na circunferência da estrutura de pá, particularmente no lado a jusante, um bocal de aspersão de cone cheio que tem um ângulo de aspersão adequado para resfriamento de folha de aço etc. pode ser obtido.

[0022] Entretanto, mesmo se fizer o bocal de modo simples, uma estrutura sem nenhuma fenda na parte central da estrutura de pá e fizer as canaletas ao redor da estrutura de pá de tamanhos adequados, a perda de pressão dentro do bocal é grande e um impacto de aspersão forte não pode ser obtido.

[0023] Os inventores empenhados em estudos adicionais. Como resultado, os mesmos aprenderam que fornecendo uma parte proje- tante no lado a jusante da estrutura de pá e, adicionalmente, estabelecendo a câmara de fluxo de redemoinho no lado a jusante da estrutura de pá para um tamanho adequado, é possível obter um bocal de aspersão de cone cheio que pode reduzir a perda de pressão dentro do bocal e que pode formar um padrão de aspersão que tem um impacto de aspersão forte de um lado a outro de uma faixa larga da área de aspersão sem elevar a pressão de fluido.

[0024] Adicionalmente, os mesmos descobriram que ao fazer a projeção do lado a jusante, uma combinação de um formato colunar e um formato cônico, é possível fazer o tamanho da câmara de fluxo de redemoinho mais adequado e como resultado é possível obter um bocal de aspersão de cone cheio que pode reduzir mais a perda de pressão dentro do bocal e adicionalmente que pode formar um padrão de aspersão que tem um impacto de aspersão forte de um lado a outro de uma faixa larga da área de aspersão.

[0025] Deve-se notar que, às vezes uma projeção de lado a montante é fornecida no lado a montante da estrutura de pá e às vezes não é, mas do ponto de vista de estabilização da taxa de fluxo, é entendido que também é possível fornecer a projeção de lado a montante no lado a montante da estrutura de pá.

[0026] A presente invenção foi feita com base nas descobertas acima e tem como sua essência o seguinte: (1) Um bocal de aspersão de cone cheio que compreende:

[0027] um corpo de bocal que tem uma entrada de fluido em uma extremidade a montante e um orifício de aspersão em uma extremidade a jusante;

[0028] uma estrutura de pá de um comprimento de direção axial W e um diâmetro D disposta em uma posição intermediária dentro do corpo de bocal, de modo que uma superfície circunferencial externa faça contato com o lado de dentro do corpo de bocal;

[0029] uma pluralidade de sulcos de canaleta de uma largura T de uma profundidade H em uma superfície circunferencial externa da estrutura de pá;

[0030] uma parte de projeção lateral a jusante em um lado a jusante da estrutura de pá; e

[0031] uma câmara de fluxo de redemoinho de comprimento de direção axial L que é um espaço formado por uma superfície de parede interna do corpo de bocal, a estrutura de pá e o orifício de aspersão,

[0032] em que 0,25<T/D<0,30,

[0033] 0,25<H/D<0,30 e

[0034] 1,5<L/W<3,5

[0035] estão satisfeitas. (2) O bocal de aspersão de cone cheio do (1) em que a câmara de fluxo de redemoinho consiste em uma região com formato colunar de um comprimento de direção axial L1 da estrutura de pá e uma região com formato cônico de um comprimento de direção axial L2 e um ângulo vertical δ em seu lado a jusante,

[0036] a parte de projeção lateral a jusante consiste em uma região com formato colunar de um comprimento de direção axial P1 da estrutura de pá e uma região com formato cônico de um comprimento de direção axial P2 e um ângulo vertical δP em seu lado a jusante, e

[0037] o bocal satisfaz

[0038] δP/δ>0,5 e

[0039] 0,2<L1/D<0,9. (3) O bocal de aspersão de cone cheio do (1) ou (2) em que o comprimento de direção axial P da parte de projeção lateral a jusante, o comprimento de direção axial P2 da região com formato cônico da parte de projeção lateral a jusante, o comprimento de direção axial L da câmara de fluxo de redemoinho e o comprimento de direção axial L2 da região com formato cônico da câmara de fluxo de redemoinho satisfazem

[0040] 0,3<P/L<0,9 e

[0041] 0,2<P2/L2<0,9.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0042] De acordo com a presente invenção, é possível obter um bocal de aspersão que reduz a perda de pressão do líquido no corpo de bocal e pode aspergir líquido eficientemente por um impacto de aspersão uniforme forte.

Breve Descrição dos Desenhos

[0043] A Figura 1 é uma vista que mostra um contorno do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção, em que (a) é um exemplo onde uma projeção é fornecida apenas no lado a jusante da estrutura de pá e (b) é um exemplo onde projeções são fornecidas no lado a jusante e lado a montante da estrutura de pá.

[0044] A Figura 2 é uma vista que mostra um contorno de uma estrutura de pá do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção onde projeções são fornecidas no lado a jusante e no lado a montante, em que (a) é uma vista plana do lado a jusante e (b) é uma vista lateral.

[0045] A Figura 3 é uma vista em que mostra um contorno de outra modalidade do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção.

[0046] A Figura 4 é uma vista que mostra a relação entre a intensidade turbulenta no bocal e o impacto de aspersão em exemplos do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção.

[0047] A Figura 5 é uma vista que mostra um contorno da distribuição de taxa de fluxo em uma direção diametral da região de aspersão, em que (a) mostra a distribuição ideal de acordo com o bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção, (b) mostra uma distribuição com uma taxa de fluxo ampla perto da parte central e (c) mostra a distribuição com uma taxa de fluxo pequena perto da parte central.

[0048] A Figura 6 é uma vista que mostra um contorno de medição da distribuição de taxa de fluxo de água de um bocal de aspersão de cone cheio.

[0049] A Figura 7 é uma vista que mostra um contorno de medição de impacto de aspersão de um bocal de aspersão de cone cheio.

Descrição de Modalidades

[0050] Abaixo, modalidades da presente invenção serão explicadas com referência aos desenhos. Deve-se notar que elementos que têm substancialmente as mesmas funções e configurações serão atribuídos os mesmos signos de referência e explicações sobrepostas serão omitidas.

[0051] A Figura 1 e a Figura 2 mostram a configuração básica de um bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção. A Figura 1 mostra um contorno do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção como um todo. Uma projeção é fornecida no lado a jusante da estrutura de pá. O lado a montante da estrutura de pá pode ou não ter uma projeção tal como em (a) ou pode ter uma projeção tal como em (b). A Figura 2 mostra um contorno da estrutura de pá na qual projeções são fornecidas no lado a montante e no lado a jusante.

[0052] O bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção é composto por um corpo de bocal 1 substancialmente tubular e uma estrutura de pá 2 de um comprimento de direção axial W e um diâmetro D que é fornecido em uma posição substancialmente intermediária dentro do corpo de bocal 1 e forma um fluxo de líquido.

[0053] Nessa extremidade a montante do corpo de bocal 1, uma entrada de fluido 3 é disposta, enquanto na extremidade a jusante, um orifício de aspersão de um comprimento de direção axial J e abertura E é disposto no mesmo eixo geométrico.

[0054] O corpo de bocal 1 é dividido pela estrutura de pá 2 em um lado a montante e um lado a jusante. A estrutura de pá 2 faz contato com o corpo de bocal 1 na parte de dentro e é fornecida com uma parte de projeção lateral a montante 8 de um comprimento de direção axial U no lado a montante e uma parte de projeção lateral a jusante 9 de um comprimento de direção axial P no lado a jusante.

[0055] A parte de projeção lateral a montante 8 e a parte de projeção lateral a jusante 9 podem ter formato de, por exemplo, formatos cônicos ou tronco de formatos de cone ou formatos combinados dos mesmos e formatos colunares.

[0056] No exemplo que é mostrado na Figura 1 e na Figura 2, a parte de projeção lateral a jusante 9 tem formato de um formato combinado de um comprimento de formato colunar P1 e formato cônico P2. O formato da parte projetante não é limitado aos mesmos, mas esses formatos são adequados para obter a distribuição de taxa de fluxo que a presente invenção tem como finalidade.

[0057] Na superfície circunferencial externa da estrutura de pá 2, uma pluralidade de sulcos de canaleta 6 de largura T e profundidade H são fornecidos. Os mesmos formam uma rota de redemoinho 7 que é definida junto com a superfície de parede circunferencial interna da fenda do corpo de bocal 1 que fecha a superfície circunferencial externa da estrutura de pá 2.

[0058] O espaço do comprimento de direção axial L que é rodeado pela estrutura de pá 2, superfície de parede interna do corpo de bocal 1, e orifício de aspersão 4 forma a câmara de fluxo de redemoinho 5. O líquido que flui para dentro a partir da entrada de fluido 3 do corpo de bocal 1 passa através da rota de redemoinho 7 e flui para a câmara de fluxo de redemoinho 5.

[0059] O orifício de aspersão 4 é menor em diâmetro do que o diâmetro interno do corpo de bocal 1, então a câmara de fluxo de redemoinho é reduzida em diâmetro em direção ao orifício de aspersão 4. Como exemplos do formato da câmara de fluxo de redemoinho 5, um formato cônico ou tronco de formato de cone ou um formato combinado dos mesmos e um formato colunar podem ser mencionados.

[0060] O exemplo que é mostrado na Figura 1 mostra uma câmara de fluxo de redemoinho 5 de um formato de uma combinação de um formato colunar de um comprimento L1 e um formato cônico de um comprimento L2. O formato da câmara de fluxo de redemoinho 5 não é limitado a isso, mas esse formato é adequado para obter a distribuição de taxa de fluxo que a presente invenção tem como finalidade.

[0061] O líquido que é feito para fazer redemoinho na câmara de fluxo de redemoinho 5 passa através do orifício de aspersão 4 e é atomizado. O orifício de aspersão 4 pode ser o que aumenta em diâmetro quanto mais longe do lado a jusante ou um que tem o mesmo diâmetro integral.

[0062] Os sulcos de canaleta 6 que servem como a rota de redemoinho 7 são formados em um número múltiplo em intervalos na circunferência externa da estrutura de pá 2. Os sulcos de canaleta 6 não são paralelos com o eixo geométrico central do bocal, mas têm um declive de um ângulo de inclinação 0 em relação à direção circunferenci- al. Por essa razão, o líquido que passa através da rota de redemoinho 7 e flui para a câmara de fluxo de redemoinho 5 se torna um fluxo de redemoinho.

[0063] O número dos sulcos de canaleta 6 não é particularmente limitado, mas podem ser feitos por volta de 3 a 6. O ângulo de inclinação 0 não é particularmente prescrito e pode ser mudado de modo adequado de acordo com o impacto de aspersão, taxa de fluxo etc. requeridos. Quanto menor o 0, mais amplo é o ângulo de aspersão a. Durante a produção, o ângulo de aspersão de 20 a 40° a adequado para resfriar a lâmina de aço é, em geral, de 60 a 89°, de preferência, 70 a 85°.

[0064] No lado a montante da estrutura de pá 2, uma parte de projeção lateral a montante 8 é fornecida. Devido a isso, o líquido que flui para dentro a partir da entrada de fluido é ajustado no fluxo e a perda de pressão pode ser reduzida.

[0065] O líquido que é aspergido do orifício de aspersão 4 em ângulo de aspersão α forma um padrão de aspersão em formato de cone cheio 1A.

[0066] A Figura 3 é uma vista que mostra um contorno de outro exemplo do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção. O formato da parte de projeção lateral a jusante 9 é feito um formato cônico. No bocal de aspersão de cone cheio da Figura 3 da mesma forma, a uniformidade do padrão de aspersão e impacto sobre o bocal convencional pode ser melhorada, mas o efeito vantajoso é menor em comparação a um bocal que tem uma parte colunar no lado de projeção a jusante.

[0067] Durante o uso de um bocal de aspersão de cone cheio no processo de resfriamento na fabricação de folha de aço, quanto mais extenso o impacto de aspersão, maior o efeito de resfriamento. Além disso, se ocorre super-resfriamento em apenas uma parte da folha de aço, isso levará a deterioração das características da folha de aço, então uma distribuição de taxa de fluxo uniforme na superfície de aspersão (que significa uma dentro de ±5%) é solicitada.

[0068] No resfriamento de folha de aço, normalmente é usado um bocal de aspersão que tem um orifício de aspersão de um diâmetro ψ de por volta de 1 a 10 mm para aspergir água de resfriamento na folha de aço cerca de 50 a 1000 mm na frente do orifício de aspersão em um ângulo de aspersão de por volta de 5 a 50° para resfriamento.

[0069] Os inventores estudaram a parte de dentro de bocais para estabelecer um fluxo adequado dentro dos bocais e dessa forma reduzir a perda de pressão e, como resultado, descobriram que estabelecendo de modo adequado a largura e a profundidade dos sulcos de canaleta que são fornecidos na estrutura de pá, é possível manter baixa a perda de pressão e obter uma distribuição de taxa de fluxo uniforme que tem um impacto de aspersão forte.

[0070] Isto é, o fato de que estabelecendo de modo adequado a proporção da largura T e da profundidade H de canaleta é possível reduzir a perda de pressão e reforçar o fluxo parasita, foi descoberto pelos inventores. Especificamente, se usar sulcos superficiais e amplos ou sulcos profundos e estreitos, a resistência que o fluido recebe das paredes se torna maior e a perda de pressão se torna mais extensa, então a velocidade do fluido é enfraquecida e como resultado o fluxo parasita se torna mais fraco.

[0071] Os inventores observaram pela primeira vez a força de redemoinho do líquido que fui para a câmara de redemoinho e descobriram que fazendo a largura Tea profundidade H dos sulcos de canale- ta de 0,25 a 0,30 vez o diâmetro D da estrutura de pá, uma distribuição de taxa de fluxo uniforme pode ser obtida. Se a largura T ou a profundidade H se torna menor do que 0,25 vez o diâmetro D, a taxa de fluxo na parte central da superfície de aspersão diminui, resulta em uma dis-tribuição de taxa de fluxo em formato de anel e, por exemplo, quando usada para resfriar folha de aço, o resfriamento uniforme se torna impossível.

[0072] Se a largura T ou a profundidade H exceder 0,30 vez o diâmetro D, a taxa de fluxo na parte central se torna extremamente ampla. Nesse caso da mesma forma, resfriamento uniforme não mais se torna possível. Do contrário a isso, como na presente invenção, se fizer a largura Tea profundidade H 0,25 a 0,30 vez o diâmetro D, uma distribuição de taxa de fluxo uniforme sobre toda a área da superfície de aspersão é obtida.

[0073] Adicionalmente, os inventores descobriram que para reduzir a perda de pressão dentro do bocal e melhorar o impacto de aspersão, é necessário fazer a proporção L/W do comprimento de direção axial L da câmara de fluxo de redemoinho para o comprimento de direção axial W da estrutura de pá de 1,5 a 3,5. Devido a isso, foi possível suficientemente promover o estado de redemoinho do fluxo após a estrutura de pá e possível obter uma distribuição de taxa de fluxo uniforme de água.

[0074] Se L/W for menor do que 1,5, o efeito de endireitar o fluxo na câmara de fluxo de redemoinho se torna menor, o estado de redemoinho se torna insuficiente e resulta em uma distribuição de taxa de fluxo de água em formato de curva de sino. Se L/W exceder 3,5, a distância de avanço do líquido após passar a estrutura de pá se torna mais longa, a perda de pressão no bocal aumenta e o impacto de aspersão cai. A faixa mais preferencial de L/W é de 1,9 a 3,1.

[0075] Para reduzir a perda de pressão, a câmara de fluxo de redemoinho deveria mais preferencialmente ser feita em um formato que é fornecido com uma região com formato colunar de um comprimento de direção axial L1 e diâmetro imutável da estrutura de pá e uma região com formato cônico de um comprimento de direção axial L2 e um ângulo vertical δ em seu lado a jusante. Adicionalmente, a parte de projeção lateral a jusante deveria ser feita em um formato que é fornecido com uma região com formato colunar de um comprimento de direção axial P1 e diâmetro imutável da estrutura de pá e uma região com formato cônico de um comprimento de direção axial P2 e um ângulo vertical δP em seu lado a jusante.

[0076] Essa região com formato colunar provoca o fluxo de fluido que foi feito para fazer redemoinho pela estrutura de pá livre de turbulência, isto é, um estado de fluxo ajustado, e então faz o fluido se mover para a região com formato cônico, então pode reduzir a perda de pressão. Em particular, se não há região com formato colunar, é possível prevenir movimento de fluxo que ocorre na parte central do lado a jusante da estrutura de pá e possível reduzir a perda de pressão devido a esse movimento de fluxo. Nessa região com formato colunar, é preferível que as paredes da câmara de redemoinho e a projeção do formato colunar sejam paralelas.

[0077] Além disso, fazendo do formato um que satisfaz δP/δ>0,5 e 0,2<L1/D<0,9, é possível reduzir de modo mais eficaz a perda de pres são e obter um impacto de aspersão forte. Se δP/P se torna menor, o fluxo de redemoinho se torna mais fraco e uma distribuição de taxa de fluxo de água facilmente se torna um formato de curva de sino. Se L1/D é menor do que 0,2, o efeito de ajustamento de fluxo na câmara de fluxo de redemoinho se torna menor, o estado de redemoinho se torna insuficiente e resulta em uma distribuição de taxa de fluxo de água em formato de curva de sino. Se L1/D exceder 0,9, a distância de avanço do líquido após passar pela estrutura de pá se torna mais lon-ga, então a perda de pressão no bocal aumenta e o impacto de aspersão cai.

[0078] Mais preferivelmente, o formato é onde o comprimento P da parte de projeção lateral a jusante, o comprimento P2 da região com formato cônico da parte de projeção lateral a jusante, o comprimento L da câmara de fluxo de redemoinho e o comprimento L2 da região com formato cônico da câmara de fluxo de redemoinho satisfazem 0,3<P/L<0,9 e 0,2<P2/L2<0,9. Se P/L for menor do que 0,3, um movimento de fluxo ocorre devido à descamação do fluido perto da parte P2, a perda de pressão no bocal aumenta e o impacto de aspersão cai. Se P/L exceder 0,9, o fluxo de redemoinho se torna excessivo e resulta em uma distribuição de taxa de fluxo de água em formato de curva de sino invertida. Se P2/L2 for menos do que 0,2, um movimento de fluxo ocorre devido à descamação do fluxo perto da parte P2, a perda de pressão no bocal aumenta e o impacto de aspersão cai. Se P2/L2 exceder 0,9, o fluxo de redemoinho se torna excessivo e resulta em uma distribuição de taxa de fluxo de água em formato de curva de sino invertida. Devido a isso, é possível reduzir de modo mais efetivo a perda de pressão e obter uma distribuição de taxa de fluxo uniforme de água e impacto de aspersão forte.

[0079] O bocal de aspersão da presente invenção é particularmente adequado se usado como um bocal de aspersão para resfriamento de folha de aço que resfria uma folha de aço usando água de resfriamento, mas não é limitado a essa aplicação. Por exemplo, pode ser também usado de modo adequado para limpar partes eletrônicas ou partes mecânicas, etc..

Exemplos Exemplo 1

[0080] Para confirmar os efeitos vantajosos do bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção, uma análise de fluidos foi desempenhada. Os parâmetros dos bocais que foram usados para o cálculo são mostrados na Tabela 1. Os n— 11 a 14 e 16 são bocais de aspersão de cone cheio da presente invenção onde projeções são fornecidas no lado a jusante da estrutura de pá, enquanto o n2 15 é um bocal de aspersão de cone cheio do tipo convencional onde uma projeção não é fornecida na estrutura de pá. O n2 16 é ainda mais fornecido com uma projeção no lado a montante da estrutura de pá.

[0081] O relacionamento entre o impacto de aspersão no orifício de aspersão dos bocais de aspersão de cone cheio que foram analisados em uma pressão de aspersão fixa e a intensidade turbulenta é mostrada na Figura 4. Os números na Figura correspondem aos números na tabela 1. Deve-se observar que o n2 16 da mesma forma, o que fornece uma projeção no lado a montante da estrutura de pá do n2 11, tinha uma característica de taxa de fluxo e uma característica de impacto de aspersão similar ao n2 11.

[0082] Aqui, no presente documento, o "impacto de aspersão" foi feito o impacto logo debaixo do bocal no momento de uma altura de aspersão de 300 mm.

[0083] Como mostrado na Figura 4, é aprendido que quando se faz os diâmetros do orifício de aspersões dos bocais os mesmos, se a intensidade turbulenta (Figura 4) é de 110% ou menor (isto é, cerca de 80% do tipo convencional de bocal de aspersão de cone cheio ou menos), o impacto de aspersão (na Figura 4, Impacto Máx.) se torna 1,2 vezes ou mais o aquele do bocal convencional. Aqui no presente documento, o "bocal de aspersão de cone cheio de tipo convencional" significa um bocal sem uma projeção no lado a jusante da estrutura de pá.

[0084] A "intensidade turbulenta" é o valor que é calculado usando um fluxômetro de fio quente etc. para obter os dados de séries de tempo de flutuação de velocidade e calcular a velocidade média, então subtrair o valor médio dos dados de séries de tempo, elevar o valor ao quadrado, então encontrar o valor médio do valor quadrado e a raiz quadrada.

[0085] Como o valor da intensidade turbulenta, o valor médio da intensidade turbulenta na parte do orifício de aspersão 4 do bocal que é próxima ao lado de atmosfera foi usado. A intensidade turbulenta foi calculada usando os resultados de análise de fluido utilizando o sof- tware de CFD (Dinâmica de Fluido Computacional) "ANSYS Fluent" (feito pela ANSYS) que é com base no método de volume finito.

[0086] Dos resultados acima, de acordo com o bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção, nenhuma turbulência ocorre na aspersão e a perda de pressão é pequena, então foi confirmado que mesmo que não aumente a pressão de aspersão, um impacto de aspersão de 25% ou mais forte é obtido em comparação com bocal de aspersão de cone cheio de tipo convencional.

[0087] Por outro lado, o bocal de aspersão de cone cheio de tipo convencional, comparado com o bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção, tem uma intensidade turbulenta mais extensa dentro do bocal e um impacto de aspersão menor no orifício de aspersão nos resultados.

[0088] Deve-se observar que as dimensões do bocal de aspersão da presente invenção não são limitadas àquelas que são mostradas na Tabela 1. É o suficiente que as condições de T/D, H/D, e L/W que são prescritas pela presente invenção sejam satisfeitas. Por exemplo, como mostrado na Tabela 2, o diâmetro E do orifício de aspersão pode também ser diferente.

Exemplo 2

[0089] Usando o bocal de n2 11 da Tabela 1 como a base, as proporções T/D e H/D da largura T e da profundidade H dos sulcos de ca- naleta na circunferência externa da estrutura de pá para o diâmetro D da estrutura de pá foram mudadas de várias formas. O impacto de aspersão foi avaliado quando fez o ângulo de aspersão a 30° fixos. Aqui no presente documento, a "distribuição de taxa de fluxo" é presumida ser a proporção do diâmetro da parte onde a taxa de fluxo se torna 50% quando presume o ponto de uma faixa de ângulo de aspersão de 30° na superfície de aspersão onde a taxa de fluxo se torna máxima como 100% e o diâmetro da superfície de aspersão que é determinado geometricamente pela altura do bocal e a abertura do bocal.

[0090] A distribuição de taxa de fluxo foi medida usando um equipamento de medição que tem uma altura de aspersão de 300 mm, uma pressão de aspersão de 0,3 MPa, um fluxo de água de 13,1 li- tros/min e unidades de medição de 25 mm na direção diametral. A Figura 6 é uma vista que mostra um contorno de medição de distribuição de taxa de fluxo. Deve-se observar que quando dividido em unidades de 25 mm, as partes de uma unidade para diversas unidades os dois lados são regiões que correspondem às bordas mais distantes da distribuição de taxa de fluxo, então essas partes são excluídas da região para avaliação de uniformidade da distribuição de taxa de fluxo.

[0091] O presente exemplo foi avaliado categorizando-se um experimento com uma proporção de diâmetro de 80% ou mais como "A", uma de 70% para menos de 80% como "B", uma de 50% para menos de 70% como "C" e uma de menos de 50% como "D". Uma distribuição de taxa de fluxo de 70% ou mais é preferencial do ponto de vista da uniformidade do impacto de aspersão enquanto uma de 80% ou mais é mais preferencial.

[0092] Como mostrado na Tabela 3, quando T/D e H/D são 0,25 a 0,30, uma boa distribuição de taxa de fluxo foi obtida. Em particular, quando de 0,27 a 0,28, resultados extremamente bons foram obtidos.

Exemplo 3

[0093] Usando o bocal de n2 11 da Tabela 1 como a base, a proporção L/W do comprimento L da câmara de fluxo de redemoinho para o comprimento W da direção axial da estrutura de pá foi mudada de várias formas. O impacto de aspersão foi avaliado quando fez o ângulo de aspersão a 30° fixos.

[0094] Aqui, no presente documento, o impacto de aspersão foi medido usando-se um sensor de impacto que tem uma altura de saída de aspersão de 300 mm e uma parte de detecção de pressão quadrada de 10 mm logo debaixo do bocal. A Figura 7 mostra um contorno de medição do impacto de aspersão. Aqui no presente documento, o impacto de aspersão é achando medindo-se a pressão de impacto enquanto faz a parte de detecção de pressão se mover ao longo da linha que passa através da parte central do cone. O valor do impacto de aspersão não aparece como apenas um ponto único que fica fora, então o valor máximo é usado como o valor representativo.

[0095] O impacto de aspersão foi avaliado estabelecendo-se o valor de aspersão de bocal de cone cheio de tipo convencional que é mostrado no n2 15 da Tabela 1 como "1", avaliando-se um experimen- to com uma proporção para a mesma de 1,3 ou mais como "A", uma de 1,2 para menos de 1,3 como "B", uma de 1,05 para menos de 1,2 como "C" e uma de menos de 1,05 como "D".

[0096] Como mostrado na Tabela 4, quando L/W é 1,5 para 3,5, um impacto de aspersão forte foi obtido. Em particular, quando 1,9 para 3,1, resultados extremamente bons foram obtidos.

Exemplo 4

[0097] Usando o bocal de n2 11 da Tabela 1 como a base, a proporção do ângulo vertical δ da câmara de fluxo de redemoinho e do ângulo vertical δP da projeção e da proporção de comprimento L1 da região com formato colunar da câmara de fluxo de redemoinho para o diâmetro D da estrutura de pá foi mudado em várias formas. O impacto de aspersão foi avaliado quando fez o ângulo de aspersão a 30° fixos. O método de medição do impacto de aspersão foi feito o mesmo do Exemplo 3.

[0098] O impacto de aspersão foi avaliado estabelecendo-se o valor da aspersão de bocal de cone cheio de tipo convencional que é mostrado no n2 15 da Tabela 1 como "1", avaliando-se um experimento com uma proporção para a mesma de 1,2 ou mais como "A", uma de 1,2 ou menos como "B", uma de 1,05 para menos de 1,2 como "C" e uma de menos de 1,05 como "D".

[0099] Como mostrado na Tabela 5, quando δP/δ é de 0,5 ou mais e quando L1/D é de 0,2 a 0,9, resultados particularmente bons são obtidos.

Exemplo 5

[00100] Usando o bocal de n2 11 da Tabela 1 como a base, a proporção P/L do comprimento P da parte de projeção lateral a jusante para o comprimento L da câmara de fluxo de redemoinho e da proporção P2/L2 do comprimento P2 da região com formato cônico da parte de projeção lateral a jusante para o comprimento L2 da região com formato cônico da câmara de fluxo de redemoinho foram mudados de várias formas. O impacto de aspersão foi avaliado quando fez o ângulo de aspersão a 30° fixos. O método de medição do impacto de aspersão foi feito similar ao Exemplo 3.

[00101] O impacto de aspersão foi avaliado estabelecendo-se o valor da aspersão de bocal de cone cheio de tipo convencional que é mostrado no n2 15 da Tabela 1 como "1", avaliando-se um experimento com uma proporção para a mesma de 1,2 ou mais como "A", uma de 1,2 ou menos como "B", uma de 3 ou mais como "A", uma de 1,2 para menos de 1,3 como "B", uma de menos de 1,05 para menos de 1,2 como "C" e uma de menos de 1,05 como "D".

[00102] Como mostrado na Tabela 6, quando P/L é de 0,3 a 0,9 e P2/L2 é de 0,2 a 0,9, resultados particularmente bons foram obtidos.

Aplicabilidade Industrial

[00103] De acordo com a presente invenção, um bocal de aspersão de cone cheio que tem pouca perda de pressão e asperge um líquido de modo eficiente em um formato de cone cheio que tem uma distribuição de taxa de fluxo uniforme é obtido. O bocal de aspersão de cone cheio da presente invenção é adequado para resfriamento no processo de produção de folha de aço. Sua aplicabilidade industrial é grande. Lista de Referências Numéricas 1 corpo de bocal 1A padrão de aspersão 2 estrutura de pá 3 entrada de fluido 4 orifício de aspersão 5 câmara de fluxo de redemoinho 6 sulco de canaleta 7 rota de redemoinho 8 parte de projeção lateral a montante 9 parte de projeção lateral a jusante 61 unidade de medição 62 ângulo de aspersão 63 superfície de aspersão 71 sensor de impacto D diâmetro de estrutura de pá H profundidade de sulco de canaleta T largura de sulco de canaleta α ângulo de aspersão θ ângulo de inclinação de sulco de canaleta

Claims

1. Bocal de aspersão de cone cheio que compreende: um corpo de bocal que apresenta uma entrada de fluido em uma extremidade a montante e um orifício de aspersão em uma extremidade a jusante; uma estrutura de pá de um comprimento de direção axial W e diâmetro D disposta em uma posição intermediária dentro do corpo de bocal, de modo que uma superfície circunferencial externa entre em contato com a parte interna do corpo de bocal; uma pluralidade de sulcos de canaleta de uma largura T e uma profundidade H em uma superfície circunferencial externa da dita estrutura de pá; uma parte de projeção lateral a jusante em um lado a jusante da dita estrutura de pá; e uma câmara de fluxo de redemoinho de um comprimento de direção axial L, que é um espaço formado por uma superfície de parede interna do dito corpo de bocal, da dita estrutura de pá e do dito orifício de aspersão, caracterizado pelo fato de que: 0,25<T/D<0,30, 0,25<H/D<0,30, e 1,5<L/W<3,5 são satisfeitos.

2. Bocal de aspersão, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que a dita câmara de fluxo de redemoinho compreende uma região com formato colunar de um comprimento de direção axial L1 da dita estrutura de pá e uma região com formato cônico de um comprimento de direção axial L2 e ângulo vertical δ em seu lado a jusante, em que a dita parte de projeção lateral a jusante é dotada de uma região com formato colunar de um comprimento de direção axial P1 da dita estrutura de pá e uma região com formato cônico de um comprimento de direção axial P2 e ângulo vertical δP em seu lado a jusante, e o bocal satisfaz δP/δ>0,5 e 0,2<L1/D<0,9.

3. Bocal de aspersão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o comprimento de direção axial P da dita parte de projeção lateral a jusante, o comprimento de direção axial P2 da dita região com formato cônico da dita parte de projeção lateral a jusante, o comprimento de direção axial L da dita câmara de fluxo de redemoinho e o comprimento de direção axial L2 da dita região com formato cônico da dita câmara de fluxo de redemoinho satisfaz 0,3<P/L<0,9 e 0,2<P2/L2<0,9.