DE1061348B - Verfahren zur Kuehlung von Fluessigkeiten enthaltenden Behaeltern, insbesondere von Metallbaedern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Kühlung von Flüssigkeiten enthaltenden Behältern, insbesondere von Metallbädern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung mit Hilfe einer Kühlform mit Filmkühlung.
• Man bedient sich bei metallurgischen Prozessen oft sogenannter Kühlformen, die als Unterbrechung der feuerfesten Ausmauerung, z. B. eines Ofenraumes, im Verhältnis zu ihrer Umgebung einen niedrigen Wärmeleitwiderstand besitzen. Dadurch sind sie geeignet, thermisch gefährdete Stellen durch gute Kühlung zu entlasten, für die Bildung definierter Er= starrungszonen in Schmelzbädern zu sorgen, USW.
• Eine Kühlform üblicher Ausführung stellt sich als doppelwandiger, von einem Kühlmittel durchströmter Körper dar. Die Verwendung eines solchen Bauteiles verbietet sich z. B., wenn einem aggressiven Bad hoher Temperatur Wärme entzogen werden soll, da bei einem Durchbruch der badseitigen Wand die Gefahr eines Wassereinbruchs besteht, wodurch Badexplosionen hervorgerufen werden. Man verwendet daher in solchen Fällen eine Kühlung durch einen Rieselfilm an vertikalen Wänden, da hierbei die Gefahr von Badexplosionen aus den genannten Ursachen nicht gegeben ist. Da sich bei dünnen Filmen jedoch bereits nach recht kurzer Lauflänge Reibungswiderstand und Schwere ausgleichen, bleiben Strömungsgeschwindigkeit und Wärmeübergangszahl stets auf kleine Werte beschränkt, so daß eine intensive Kühlung mit hoher Wärmestromdichte auf diesem Wege nur mit unwirtschaftlich großen Kühlmittelmengen zu verwirklichen ist. Aber auch beim Entwurf üblicher doppelwandiger Kühlformen wird den strömungsmechanischen Erfordernissen in so geringem Umfang Rechnung getragen, d'aß auch hier nur mäßige Wärmeübergangszahlen erreichbar sind.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Kühlung von Flüssigkeiten enthaltenden Behältern, z. B. von Metallbändern, mit Hilfe von Kühlformen, die durch Boden bzw. Wandung in das Bad hineinreichend und auf der Kühlungsseite offen sind, mit Wärmeentzug durch erzwungene Konvektion, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtransport der Wärme durch einen dünnen, mit hoher Bahngeschwindigkeit strömenden Kühlmittelfilm erfolgt, dessen Geschwindigkeitsfeld auf der stetig gekrümmten und von störenden Unebenheiten freien kühlungsseitigen Fläche der Kühlform durch eine oder mehrere beliebig, vorzugsweise zentral angeordnete Kühlmittelzuführungen mit Einbauten zur Strömungsbeeinflussung, insbesondere Rotationserzeugung, bewirkt wird.
• Ein dünner Kühlmittelfilm wird derart über die kühlungsseitige Oberfläche einer Kühlform geleitet, daß die hohen Wärmeübergangszahlen der erzwungenen Konvektion eine intensive Kühlwirkung ermöglichen. Eine Voraussetzung für das dazu erforderliche stabile und weitgehend störungsfreie Strömungsfeld wird dadurch geschaffen, daß die durch das Kühlmittel beaufschlagte Fläche der Kühlform an allen dem Wärmetransport dienenden Stellen stetig gekrümmt ist. Die Zufuhr des Kühlmittels geht in einer Art und Weise vor sich, die auch bei kleinen Durchsätzen zur Ausbildung eines störungsunempfindlichen Feldes möglichst hoher Bahngeschwindigkeit führt. Die Gestaltung von Kühlform und Kühlmittelströmung sind eng miteinander verknüpft.
• > Die Abb. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach der Erfindung, ohne sie jedoch auf diesen speziellen Fall zu beschränken. In die Ausmauerung 1 eines Behälters 2, in dem sich das zu kühlende Medium 3 befindet, ist die Kühlform 4 eingelassen, deren durch das Kühlmittel benetzte Außenfläche stetig gekrümmt und.- frei von störenden Unebenheiten ist. Der Grundriß der Kühlform ist vorzugsweise rund, kann jedoch, wie Abb.2 zeigt, ohne weiteres von der Kreisgestalt abweichen. Die > Zuführung des Kühlmittels erfolgt mit ausreichender Strömungsenergie durch ein zentrales Rohr 5, dessen geeignet ausgebildete Mündung 6 der Wand der Kühlform 4 so weit genähert wird, daß sich eine ungestörte, spritzwasserfreie Staupunktströmung ausbildet. In i das Zuleitungsrohr ist ein Drallkörper 7 eingebaut, der das Kühlmittel in kräftige Rotation versetzt. Dadurch erhalten die Stromlinien des Kühlfilms 8 spiralige Gestalt, was eine Erhöhung von Bahngeschwindigkeit und Wärmeübergangszahl sowie eine Stabilisierung des Strömungsbildes zur Folge hat. Die Strombahnen des Kühlfilms münden in eine Fangrinne 9, die das Kühlmittel sammelt und. den Abflußrohren 10 zuleitet. Ausbildung und Gestalt von Fangrinne und. Abfluß werden den Erfordernissen des speziellen Anwendungsfalles entsprechend gewählt (vgl. auch Abb.2). Als Kühlmittel können sowohl tropfbare Flüssigkeiten als Gase verwendet werden; bei Verwendung von Luft erübrigt sich die Anbringung der Abflußorgane.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Kühlung von Flüssigkeiten enthaltenden Behältern, z. B. von Metallbädern, mit Hilfe von wärmeleitenden Kühlformen, die durch Wandung bzw. Boden in das Bad hineinreichen und kühlungsseitig offen sind, mit Wärmeentzug durch erzwungene Konvektion, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtransport der -Wärme durch einen dünnen, mit hoher Bahngeschwindigkeit strömenden Kühlmittelfilm erfolgt, dessen Geschwindigkeitsfeld auf der stetig gekrümmten- und von störenden Unebenheiten freien kühlungsseitigen Fläche der Kühlform durch eine oder mehrere beliebig, vorzugsweise zentral angeordnete Kühlmittelzuführungen mit Einbauten zur Strömungsbeeinflussung, insbesondere Rotationserzeugung, bewirkt wird.