АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F26B9/06 F26B23/00 F24H3/02 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройству для нагревания и нагнетания воздуха, и может быть использовано в рециркуляционных установках аэродинамического нагрева, в особенности в камерных сушилках для древесины.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является аэродинамический нагреватель лесосушильной камеры, в котором ротор расположен в камере, образованной сплошными торцевой и боковыми стенками, передней стенкой с соосным ротору входным отверстием и расположенным около боковой стенки выходным отверстием. Достоинство конструкции ее простота. Такие нагреватели с однонаправленным воздушным потоком и узким протяженным отверстием для выхода воздуха имеют большое распространение.

Однако указанное устройство создает поток нагретого воздуха с большой неравномерностью скорости истечения из выходного отверстия. Это происходит из-за неорганизованного взаимодействия струй, выходящих из лопаток ротора по касательной к нему, с потоками, отраженными от стенок камеры. Соотношение скоростей в потоке по высоте выходного отверстия составляют 1,0:0,7:0,4 (верх, середина, низ). В лесосушилках это приводит к неравномерности сушки штабеля пиломатериалов по высоте.

Цель изобретения повышение эффективности работы нагревателя посредством повышения равномерности распределения скоростей потока в выходном отверстии.

Цель достигается тем, что в аэродинамическом нагревателе, имеющем ротор, расположенный в камере, ограниченной сплошными боковыми и торцевой стенками и параллельной торцевой стенке передней стенкой, имеющей соосное ротору круглое входное и примыкающее к боковой стенке выходное отверстия, согласно изобретению боковые стенки имеют ширину в пределах 2,0-2,5 ширины ротора, а в камере установлена перегородка, расположенная параллельно торцевой стенке на расстоянии от нее не менее ширины ротора. При этом перегородка имеет высоту, равную высоте камеры, и двумя кромками примыкает к ее боковым стенкам. Ширина перегородки не менее 1,5 диаметра ротора, а ее свободные кромки расположены параллельно стенкам камеры на расстоянии не менее ширины ротора от них.

Ротор в камере располагается или между перегородкой и передней стенкой соосно с круглым входным отверстием, или между торцевой стенкой и перегородкой. Во втором случае в перегородке выполнено круглое отверстие, равное входному отверстию в передней стенке, и эти отверстия соединены цилиндрическим патрубком.

Предлагаемое конструктивное решение схематично пояснено на чертежах, где на фиг.1,2,3 схематично показано заявляемое устройство; на фиг.4,5,6,7,8 некоторые варианты его промышленного применения в установках аэродинамического нагрева.

Ротор 1 расположен в камере 2, ограниченной боковыми стенками 3, торцевой стенкой 4 и передней стенкой 5 с соосным ротору входным отверстием 6 и примыкающим к боковой стенке выходным отверстием 7. Внутри камеры 2 установлена перегородка 8, примыкающая двумя сторонами к противоположным боковым стенкам, а ее свободные кромки расположены параллельно двум другим стенкам камеры. Размеры боковых стенок 3, перегородки 8 и выходного отверстия 7 выбраны по п.1 формулы изобретения.

На фиг.1 показан вид спереди аэродинамического нагревателя. На фиг.2 показано поперечное сечение устройства, в котором ротор 1 расположен между перегородкой 8 и передней стенкой 5 (в соответствии с п.2 формулы изобретения). На фиг.3 изображено поперечное сечение устройства в соответствии с п.3 формулы изобретения: ротор 1 расположен между торцевой стенкой 4 и перегородкой 8, а отверстия в перегородке 8 и передней стенке 5 соединены патрубком 9. В камере 2 обозначены полости а и б.

На фиг. 4 показана нагревательная установка с применением предлагаемого аэродинамического нагревателя при однократной циркуляции воздуха. Воздуховод 10 соединяет нагреватель с технологической емкостью 11; предусмотрен патрубок 12 для выброса воздуха.

На фиг. 5 и 6 изображены поперечное и продольное сечения лесосушильной камеры с аэродинамическим нагревателем с электродвигателем 13, имеющей наружное ограждение 14 и дверь 15.

На фиг. 7 и 8 приведена схема печи для термообработки материала, в которой аэродинамический нагреватель снабжен электродвигателем 13, а ограждение 14 имеет дверь 15. Внутри размещен нагреваемый материал 16.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора 1 воздух засасывается через входное отверстие 6 (и патрубок 9 по п.3 формулы изобретения), нагревается в межлопаточных каналах ротора и нагнетается во все стороны по окружности ротора. В камере 2 нагнетаемый воздух разделяется на два потока и по каналам, образованным перегородкой 8 и стенкой 5 (фиг.2) или стенкой 3 (фиг.3), направляется в противоположные стороны. Один поток попадает в полость а камеры. Другой поток направляется в полость б, где он разворачивается на 180^о и через канал между перегородкой 8 и стенкой 4 (фиг.2) или стенкой 5 (фиг.3) также попадает в полость а камеры. В полости а оба потока смешиваются, поворачиваются на 90^о и нагретый воздух под напором истекает из выходного отверстия 7. Направление потока воздуха в аэродинамическом нагревателе показано стрелками.

Предложенный аэродинамический нагреватель позволяет разделить нагнетаемый ротором поток воздуха на две части, исключить их столкновение и совместить в одном направлении. Сложение эпюр скоростей двух потоков дает высокую равномерность распределения скоростей потока воздуха в выходном отверстии. По данным натурных испытаний соотношение скоростей воздуха в выходном отверстии (верх, середина, низ) составляет 1,05:1,0:0,95. Это обеспечивает высокую равномерность тепловоздушной обработки материала. Поэтому предложенное устройство может быть использовано также при конструировании обычных центробежных вентиляторов.

Заявляемые геометрические соотношения предлагаемого устройства: ширина боковых стенок (2-2,5 ширины ротора), расстояние от перегородки до торцевой стенки (не менее ширины ротора), ширина перегородки (не менее 1,5 диаметра ротора), проем между свободными кромками перегородки до стенок камеры (не менее ширины ротора) являются отличительными признаками изобретения и в совокупности обеспечивают достижение поставленной цели. Они получены на основании большого практического опыта конструирования и эксплуатации роторных нагревателей в установках аэродинамического нагрева, в результате анализа и обобщения данных многочисленных испытаний и производственной практики. Устройство с указанными конструктивными параметрами обеспечивает размещение каналов и полостей достаточного объема для разделения всего количества воздуха от ротора на потоки в противоположные стороны, с их разворотом и последующим слиянием в полости перед выходом, стабилизацию и выравнивание скоростей, увеличение статического напора за счет динамического и в результате равномерность скоростей выходящего из камеры нагревателя потока; в итоге решается поставленная задача улучшение качества тепловоздушной обработки.

На фиг.4 при работе ротора воздух из нагревателя нагнетается через воздуховод 10 в емкость 11, где располагается обрабатываемый материал, а затем удаляется через патрубок 12.

На фиг.5-8 показаны схемы работы нагревателя при рециркуляции. Например, в лесосушилках (фиг.5, 6) равномерный поток воздуха из выходного отверстия нагревателя проходит сквозь штабель материала 16, подсасывается во входное отверстие и вновь направляется в контур циркуляции (с небольшим воздухообменом).

В нагревательных печах (фиг.7, 8) равномерный поток воздуха из выходного отверстия нагревателя распределяется по всему объему и омывает нагреваемый материал 16 со всех сторон, после чего он подсасывается нагревателем через входное отверстие, цикл повторяется. Ход потоков воздуха в сушилке (фиг.6) и печи (фиг.7) показан стрелками.

Применение заявленного устройства во всех случаях выравнивает скорости потока на выходе из нагревателя и тем самым улучшает равномерность и однородность тепловоздушной обработки материала.

Использование: в теплотехнике, в частности в устройствах для нагревания и нагнетания воздуха в рециркуляционных нагревательных установках, а именно, в камерных сушилках для древесины. Сущность изобретения: аэродинамический нагреватель имеет ротор 1, расположенный в камере 2, у которой в передней стенке 5 выполнены круглое соосное с ротором 1 входное отверстие 6 и примыкающее к боковой стенке выходное отверстие 7. Камера 2 имеет боковые стенки 3 шириной 2,0-2,5 ширины ротора 1 и внутри камеры параллельно торцевой стенке 4 размещена перегородка 8 с высотой, равной высоте камеры, шириной не менее 1,5 диаметра ротора. Ротор 1 в камере 2 располагается в двух вариантах: между перегородкой 8 и передней стенкой 5 или между торцевой стенкой 4 и перегородкой 8. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ для сушилок, содержащий ротор, установленный в камере, ограниченной сплошными верхней, нижней, боковыми и торцевой стенками, а также передней стенкой, в которой выполнено соосное с ротором круглое входное отверстие и примыкающее к боковой стенке прямоугольное выходное отверстие, отличающийся тем, что боковая стенка выполнена с шириной, составляющей 2,0 2,5 ширины ротора, а в полости камеры параллельно торцевой стенке и с зазором относительно боковых стенок расположена прямоугольная перегородка, примыкающая к верхней и нижней стенкам камеры и имеющая ширину не менее 1,5 диаметра ротора, при этом расстояние от перегородки до торцевой стенки, а также зазор между свободной кромкой перегородки и боковой стенкой камеры составляет не менее ширины ротора. 2. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что ротор расположен между перегородкой и передней стенкой камеры. 3. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что ротор расположен между торцевой стенкой и перегородкой, причем в последней выполнено соосное с ротором круглое отверстие диаметром, равным диаметру входного отверстия, а торцы отверстий соединены цилиндрическим патрубком.