RU2457063C1 - Casting mould die - Google Patents
Casting mould die Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457063C1 RU2457063C1 RU2011106873/02A RU2011106873A RU2457063C1 RU 2457063 C1 RU2457063 C1 RU 2457063C1 RU 2011106873/02 A RU2011106873/02 A RU 2011106873/02A RU 2011106873 A RU2011106873 A RU 2011106873A RU 2457063 C1 RU2457063 C1 RU 2457063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- model
- heat
- heat pipes
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к моделированию охлаждения высокотемпературных устройств, в частности к моделированию охлаждения кристаллизаторов машин, содержащих в стенках тепловые трубы, и жидких металлов.The invention relates to modeling the cooling of high-temperature devices, in particular to modeling the cooling of molds of machines containing heat pipes in the walls, and liquid metals.
Известны условия моделирования модели по образцу [1. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 254 с.], заключающиеся в том, что процессы в модели и образце относятся к одному классу явлений, соблюдается геометрическое подобие, определяющие критерии подобия численно равны. Для определения определяющих критериев подобия необходимо выполнение анализа размерностей входящих величин при рассмотрении задачи охлаждения высокотемпературных устройств [1. См. стр.10].Known conditions for modeling the model according to the sample [1. Migai V.K. Modeling of heat-exchange power equipment. L .: Energoatomizdat, 1987. 254 pp.], Consisting in the fact that the processes in the model and the sample belong to the same class of phenomena, the geometric similarity is observed, the determining similarity criteria are numerically equal. To determine the determining criteria for similarity, it is necessary to perform an analysis of the dimensions of the input quantities when considering the task of cooling high-temperature devices [1. See page 10].
При моделировании по аналогии в модели воспроизводится процесс другой физической природы, чем в образце, но описываемый одинаковыми безразмерными уравнениями. Примером моделирования по аналогии является моделирование процесса теплопроводности процессом электропроводности [1. См. стр.9].When simulating by analogy, a process of a different physical nature is reproduced in the model than in the sample, but described by the same dimensionless equations. An example of modeling by analogy is the modeling of the process of thermal conductivity by the process of electrical conductivity [1. See page 9].
Известен кристаллизатор [2. RU 2351427 C1, 10.04.2009], состоящий из 4-х расположенных попарно рабочих стенок с охлаждаемыми каналами, причем рабочие стенки второй пары выполнены в виде тепловых труб, а рабочие стенки первой пары представляют собой зоны нагрева тепловых труб, зоны охлаждения которых выполнены в виде конденсатора пара теплоносителя. Дополнительно кристаллизатор снабжен системой автоматического управления его охлаждением, включающей термопары, а также датчик уровня теплоносителя в каналах стенок первой пары. Недостаток кристаллизатора при моделировании охлаждения заключается в трудоемкости его изготовления.Known crystallizer [2. RU 2351427 C1, 04/10/2009], consisting of 4 pairs of working walls arranged in pairs with cooled channels, moreover, the working walls of the second pair are made in the form of heat pipes, and the working walls of the first couple are heating zones of heat pipes, the cooling zones of which are made in as a condenser of a coolant vapor. In addition, the mold is equipped with an automatic cooling control system, including thermocouples, as well as a coolant level sensor in the channels of the walls of the first pair. The disadvantage of the mold in the simulation of cooling is the complexity of its manufacture.
При моделировании охлаждения на модели, являющейся точной копией кристаллизатора, необходимо выполнять в него разливки легкоплавких сплавов свинца, что является также трудоемким при организации непрерывного процесса разливки сплавов и загрязняет окружающую среду.When simulating cooling on a model that is an exact copy of the mold, it is necessary to cast low-melting lead alloys into it, which is also laborious in organizing a continuous process for casting alloys and pollutes the environment.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой модели устройства, заключается в следующем:The technical result obtained by the implementation of the inventive model of the device is as follows:
1. Уменьшении трудоемкости и стоимости изготовления модели устройства.1. Reducing the complexity and cost of manufacturing a model of the device.
2. Уменьшении размеров модели устройства.2. Reducing the size of the device model.
3. Уменьшении времени на исследование работы модели устройства.3. Reducing the time to study the operation of the device model.
Заявляемая модель устройства характеризуется следующими существенными признаками.The inventive model of the device is characterized by the following essential features.
Ограничительные признаки: модель кристаллизатора, содержащая тепловые трубы.Limitations: mold model containing heat pipes.
Отличительные признаки: тепловые трубы соединены с нагревательным блоком, выполненным в виде трубы, в которой помещен теплоноситель и электронагревательный элемент, и с коллектором и закрыты кожухом, тепловые трубы выполнены с оребрением, установленные под кожухом термопары, термопары в нагревательном блоке и коллекторе, датчик скорости охлаждающей среды подключены в систему автоматического управления работой модели кристаллизатора, число тепловых труб в модели выбрано в количестве n=3-10, наружный диаметр труб «d», диаметр оребрения «d1», длина труб «l», диаметр нагревательного блока «Д» и его длина «L» связаны соотношениями: d1/d=1,5÷1,7; Д/d=2,8-3; L/d=18÷20; l/d=22-24.Distinctive features: heat pipes are connected to a heating unit made in the form of a pipe in which a heat carrier and an electric heating element are placed, and with a collector and closed by a casing, heat pipes are made with fins installed under the thermocouple cover, thermocouples in the heating block and collector, speed sensor cooling medium are connected to the automatic control system of the mold model, the number of heat pipes in the model is selected in the amount of n = 3-10, the outer diameter of the pipes "d", the diameter of the fins "d 1 ", The length of the pipes" l ", the diameter of the heating block" D "and its length" L "are related by the ratios: d 1 / d = 1,5 ÷ 1,7; D / d = 2.8-3; L / d = 18 ÷ 20; l / d = 22-24.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой модели устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the totality of the essential features of the claimed device model and the achieved technical result is as follows.
Соединение тепловых труб с нагревательным блоком с расположенным в нем теплоносителем и электронагревательным устройством обеспечивает возможность разогрева тепловых труб при заданной плотности теплового потока «q1», сопоставимой с плотностью теплового потока «q2» на натурном кристаллизаторе, что обеспечивает возможность моделировать охлаждение тепловых труб и исключает необходимость изготовления модели кристаллизатора с разливкой в него сплавов.The connection of heat pipes with a heating unit with a heat carrier and an electric heating device inside it allows heating of heat pipes at a given heat flux density q 1 , comparable with the heat flux density q 2 on a full-scale crystallizer, which makes it possible to simulate cooling of heat pipes and eliminates the need to manufacture a mold model with casting alloys into it.
Объединение тепловых труб с коллектором с образованием группы тепловых труб обеспечивает возможность высокоэффективного и равномерного их разогрева и охлаждения.The combination of heat pipes with a collector with the formation of a group of heat pipes provides the possibility of highly efficient and uniform heating and cooling.
Применение кожуха для секции тепловых труб обеспечивает возможность подвода через него охлаждающей среды и организацию высокоэффективного охлаждения труб модели.The use of a casing for the heat pipe section provides the possibility of supplying a cooling medium through it and the organization of highly efficient cooling of the model pipes.
Выполнение тепловых труб с оребрением увеличивает поверхность теплообмена труб, а соответственно, количество отводимого от них тепла.The implementation of heat pipes with fins increases the heat transfer surface of the pipes, and accordingly, the amount of heat removed from them.
Наличие термопар на входе и выходе из труб позволяет получать сигналы о температуре охлаждающей среды.The presence of thermocouples at the inlet and outlet of the pipes allows you to receive signals about the temperature of the cooling medium.
Наличие термопар в нагревательном блоке и коллекторе позволяет получать сигналы о температуре теплоносителя в модели устройства.The presence of thermocouples in the heating block and collector allows you to receive signals about the temperature of the coolant in the model of the device.
Наличие датчика скорости охлаждающей среды позволяет получать сигнал о скорости потока среды.The presence of a coolant speed sensor allows you to receive a signal about the flow rate of the medium.
Подключение термопар и датчика скорости, электронагревательного устройства в систему автоматического управления работой модели кристаллизатора позволяет регулировать на модели плотности подводимых тепловых потоков «q1» и исследовать работу и охлаждение тепловых труб.The connection of thermocouples and a speed sensor, an electric heating device to the automatic control system of the mold model allows you to adjust the density of the input heat flux “q 1 ” on the model and to study the operation and cooling of the heat pipes.
Изготовление модели с числом труб n<3 ограничивает возможности исследования охлаждения тепловых труб на модели. Кроме этого, в натурном кристаллизаторе число охлаждаемых каналов в рабочей стенке превышает 3.The manufacture of a model with the number of pipes n <3 limits the possibilities of studying the cooling of heat pipes on the model. In addition, in a full-scale crystallizer, the number of cooled channels in the working wall exceeds 3.
Изготовление модели с числом труб n>10 приводит к необходимости нерационального увеличения электрической мощности электронагревательного устройства для достижения плотности подводимого теплового потока на модели «q1», соизмеримого плотности теплового потока «q2» на натурном кристаллизаторе. Кроме этого, увеличивается трудоемкость изготовления повышенного количества тепловых труб.The manufacture of a model with the number of pipes n> 10 makes it necessary to irrationally increase the electric power of the electric heating device in order to achieve the supplied heat flux density on the q 1 model, and the comparable q 2 heat flux density on the full-scale crystallizer. In addition, the complexity of manufacturing an increased number of heat pipes increases.
Уменьшение соотношения d1/d<1,5 (где d1 - диаметр оребрения, d - наружный диаметр труб) приводит к недостаточному увеличению площади поверхности теплообмена труб и недостаточному количеству отводимого тепла от труб. В результате возникает необходимость увеличения скорости подачи охлаждающей среды через кожух для отвода заданного количества тепла, выделяемого электронагревательным устройством в нагревательном блоке.A decrease in the ratio d 1 / d <1.5 (where d 1 is the diameter of the fins, d is the outer diameter of the pipes) leads to an insufficient increase in the surface area of the heat exchange of the pipes and an insufficient amount of heat removed from the pipes. As a result, there is a need to increase the flow rate of the cooling medium through the casing to remove a predetermined amount of heat generated by the electric heating device in the heating unit.
Увеличение соотношения d1/d>1,7 приводит к нерациональному увеличению длины «L» нагревательного блока для закрепления с ним тепловых труб.The increase in the ratio d 1 / d> 1.7 leads to an irrational increase in the length "L" of the heating unit for fixing heat pipes with it.
Уменьшение соотношения Д/d<2,8 (Д - диаметр нагревательного блока, d - наружный диаметр труб) затрудняет закрепление труб и электронагревательного устройства в нагревательном блоке. В случае d≈Д закрепление труб в блоке невозможно.A decrease in the ratio D / d <2.8 (D is the diameter of the heating block, d is the outer diameter of the pipes) makes it difficult to fix the pipes and the electric heating device in the heating block. In the case of d≈D, pipe fixing in the block is impossible.
Увеличение соотношения Д/d>3 приводит к нерациональному увеличению диаметра нагревательного блока и количеству заливаемого в него теплоносителя. В результате нерационально увеличивается масса модели кристаллизатора, увеличивается время его разогрева и ухудшается эффективность тепловых процессов.An increase in the ratio D / d> 3 leads to an irrational increase in the diameter of the heating block and the amount of coolant poured into it. As a result, the mass of the mold model is irrationally increasing, the time of its heating up increases, and the efficiency of thermal processes deteriorates.
Уменьшение соотношения L/d<18 затрудняет и делает невозможным закрепление труб с нагревательным блоком.Reducing the ratio L / d <18 makes it difficult and impossible to fix the pipes with the heating block.
Увеличение соотношения L/d>20 приводит к нерациональному увеличению длины нагревательного блока и массы модели.An increase in the L / d ratio> 20 leads to an irrational increase in the length of the heating block and the mass of the model.
Уменьшение соотношения l/d<22 (где l - длина труб) приводит к нерациональному уменьшению площади поверхности труб и количеству тепла, отводимого охлаждающей средой.A decrease in the ratio l / d <22 (where l is the length of the pipes) leads to an irrational decrease in the surface area of the pipes and the amount of heat removed by the cooling medium.
Увеличение соотношения l/d>24 приводит к нерациональному увеличению длины труб, что ухудшает их разогрев и эффективность в них тепловых процессов. Кроме этого, нерационально увеличивается масса модели.An increase in the ratio l / d> 24 leads to an irrational increase in the length of the pipes, which affects their heating and the efficiency of thermal processes in them. In addition, the mass of the model is irrationally increasing.
На фиг.1 приведен внешний вид заявляемой модели кристаллизатора; на фиг.2 - вид модели кристаллизатора в кожухе.Figure 1 shows the appearance of the inventive model of the mold; figure 2 is a view of the model of the mold in the casing.
Модель кристаллизатора состоит из нагревательного блока 1 с закрепленными с ним тепловыми трубами 2 с оребрением 3, коллектора 4 с образованием секции тепловых труб 5, помещенных в кожух 6, электронагревательного устройства 7, термопар 8 и 9 для измерения температуры охлаждающей среды, термопары 9 в нагревательном блоке и термопары 10 в коллекторе, подключенных в систему автоматического управления работой устройства, пробки 11, датчика скорости 12 охлаждающей среды.The mold model consists of a
Предварительно через пробку 11 в коллекторе 4 в секцию тепловых труб 5 заливается определенное количество теплоносителя и удаляется воздух из секции.Previously, through a plug 11 in the collector 4, a certain amount of coolant is poured into the section of
Способ моделирования охлаждения кристаллизатора машины осуществляется заявляемой моделью следующим образом. Включается электронагревательный элемент 7 с разогревом теплоносителя тепловых труб 5 до заданной температуры, фиксируемой по показаниям термопар 9 и 10. После этого в пространство между тепловыми трубами 2 с оребрением 3 и кожухом 6 подается охлаждающая среда, например воздух, температура которой на входе и выходе из секции контролируется термопарами 7 и 8, а скорость среды - датчиком 12. Системой автоматического управления работой модели устройства устанавливается количество тепла, отводимого охлаждающей средой, например воздухом, и плотность передаваемого теплового потока в трубах 2, которая сравнивается с необходимым значением «q1» на модели устройства. В случае необходимости системой автоматического управления работой устройства подается команда на увеличение или уменьшение электрической мощности электронагревательного устройства 7, а также расхода охлаждающей среды, скорость которой контролируется датчиком 12.The method of modeling the cooling of the mold of the machine is carried out by the claimed model as follows. An
При получении на модели значений q1 из соотношения q1/q2=0,8÷1,2 определяются плотности тепловых потоков q2 в натурном кристаллизаторе.When the model obtains q 1 values from the relation q 1 / q 2 = 0.8 ÷ 1.2, the densities of heat fluxes q 2 in the in-mold crystallizer are determined.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106873/02A RU2457063C1 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Casting mould die |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106873/02A RU2457063C1 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Casting mould die |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2457063C1 true RU2457063C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46850630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011106873/02A RU2457063C1 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Casting mould die |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457063C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755320C1 (en) * | 2020-10-29 | 2021-09-15 | Вячеслав Викторович Стулов | Crystalliser model |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1639881A1 (en) * | 1988-11-14 | 1991-04-07 | Горьковский Политехнический Институт | Device for simulating continuous casting of round billets |
| US5988259A (en) * | 1996-03-28 | 1999-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for controlling the cooling of a strand in a continuous casting installation |
| EP1254001B1 (en) * | 2000-01-28 | 2007-09-26 | Mold-Masters Limited | Mould having embedded heating element and improved thermal conductivity |
| RU2351427C1 (en) * | 2007-06-04 | 2009-04-10 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Refrigeration method of casting mold while receiving of comtinuous-casted blanks and casting mold for receiving of comtinuous-casted blanks |
-
2011
- 2011-02-22 RU RU2011106873/02A patent/RU2457063C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1639881A1 (en) * | 1988-11-14 | 1991-04-07 | Горьковский Политехнический Институт | Device for simulating continuous casting of round billets |
| US5988259A (en) * | 1996-03-28 | 1999-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for controlling the cooling of a strand in a continuous casting installation |
| EP1254001B1 (en) * | 2000-01-28 | 2007-09-26 | Mold-Masters Limited | Mould having embedded heating element and improved thermal conductivity |
| RU2351427C1 (en) * | 2007-06-04 | 2009-04-10 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Refrigeration method of casting mold while receiving of comtinuous-casted blanks and casting mold for receiving of comtinuous-casted blanks |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755320C1 (en) * | 2020-10-29 | 2021-09-15 | Вячеслав Викторович Стулов | Crystalliser model |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Precise simulation analysis of the thermal field in mass concrete with a pipe water cooling system | |
| Kumar et al. | Experimental and numerical study of latent heat thermal energy storage with high porosity metal matrix under intermittent heat loads | |
| Li et al. | Experimental study on heat transfer enhancement of gas tube partially filled with metal foam | |
| CN104318023B (en) | A kind of method that single crystal blade shell based on simulation locally thickeies control stray crystal defect | |
| JP2012067753A (en) | Method and device for estimating temperature of exhaust gas flowing into post-treatment system arranged downstream from treatment system of exhaust gas | |
| Yang et al. | Fluid flow and heat transfer in a tundish with channel type induction heating | |
| CN102661967A (en) | Heat flow simulation test device of crystallizer meniscus horizontal heat transfer | |
| CN102879130A (en) | Continuous-casting casting powder comprehensive heat transfer heat flow testing method | |
| CN105880501A (en) | Method for measuring heat resistance of covering slag and crystallizer interface in continuous casting crystallizer | |
| RU2457063C1 (en) | Casting mould die | |
| Koroyasu et al. | Effect of coat permeability on temperature drop of molten aluminum alloy during mold filling in expendable pattern casting process | |
| Li et al. | Experimental study on the melting performance of phase change materials embedded with different material skeletons | |
| Iten et al. | Experimental study on the performance of RT 25 to be used as ambient energy storage | |
| CN116913438B (en) | Method and device for calculating freezing temperature of frozen sand mold | |
| Miłkowska-Piszczek et al. | A comparison of models describing heat transfer in the primary cooling zone of a continuous casting machine | |
| CN105956329B (en) | The modelling by mechanism calculation method of each channel gain of heat exchanger | |
| RU2433390C1 (en) | Model of device for cooling fluid metals | |
| CN106841286B (en) | A kind of concrete and cooling water pipe heat transfer experiments method | |
| Hasan et al. | Experimental investigation of thermal performance enhancement of cascade thermal energy storage system by using metal foam | |
| Miłkowska-Piszczek et al. | Applying a numerical model of the continuous steel casting process to control the length of the liquid core in the strand | |
| CN116894372B (en) | Temperature prediction method and device for frozen sand mold based on variable temperature environment | |
| Johnson et al. | Experimental and numerical analyses of a phase change storage unit | |
| Han et al. | Sensitivity analysis about transient three-dimensional IHCP with multi-parameters in an elbow pipe with thermal stratification | |
| CN211825789U (en) | Liquid-cooled alloy melt solidification performance test system | |
| August et al. | Development of synthetic open porous structures for improved heat transfer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130223 |