ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2005 года по МПК F28F9/00 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в частности для термообработки сыпучих материалов, и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности.

Известны устройства для обработки сыпучих материалов, процесс теплопередачи в которых осуществляется путем непосредственного контакта горячего или холодного теплоносителя с потоком материала. Например, шахтные сушилки со свободным падением материала, искусственно замедленным путем установки полок различного вида, или сушилки с замедленным движением материала, движущегося в шахте сплошной массой, скорость перемещения которой определяется количеством отбираемого обработанного материала (Лыков М.В. Сушка в химической промышленности.// М., Химия.- 1970.- С.161-163).

Основной недостаток этих устройств - малая интенсивность процесса термообработки, неравномерность движения материала по сечению шахты, что приводит к неравномерной теплопередаче.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому объекту и по наибольшему количеству сходных признаков является устройство, которое выбрано авторами в качестве прототипа и представляющее собой вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий корпус и соединенные с ним трубные решетки, в которых закреплен пучок вертикальных теплообменных труб (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.// М., Химия.- 1973.- С.327-331). Такие аппараты предназначены, как правило, для термообработки жидких или газообразных материалов.

Основной недостаток этих теплообменных аппаратов - невозможность обеспечить равномерное проведение теплообмена по всему объему при обработке твердых сыпучих материалов, а также низкая интенсивность теплообмена.

Техническая задача предлагаемого изобретения - расширение технологических возможностей использования вертикальных кожухотрубных теплообменных аппаратов для проведения теплообмена между твердыми сыпучими материалами и жидким или газообразным теплоносителем, интенсификация теплообмена и возможность регулирования этого процесса.

Поставленная задача достигается в теплообменном аппарате, содержащем кожух, теплообменные трубы, расположенные вертикально и закрепленные в трубных решетках, причем согласно изобретению теплообменный аппарат снабжен разгрузочным устройством, расположенным под нижней трубной решеткой и состоящим из неподвижной и подвижной плит, причем обе плиты имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия, при этом неподвижная плита соединена без зазора с нижней трубной решеткой без зазора, а подвижная плита установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий.

Кроме того, подвижная плита установлена на вертикальных плоских пружинах.

Отличительными признаками заявляемого технического решения от прототипа являются:

а) под нижней трубной решеткой расположено разгрузочное устройство, состоящее из неподвижной и подвижной плит;

б) плиты имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия;

в) неподвижная плита установлена под нижней трубной решеткой без зазора;

г) подвижная плита установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию “новизна”. Указанные особенности изобретения представляют его отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения, эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание достигаемого технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан предлагаемый теплообменный аппарат с разгрузочным устройством, общий вид в вертикальном разрезе; на фиг.2 - разгрузочное устройство в закрытом положении; на фиг.3 - разгрузочное устройство в открытом положении.

Предлагаемый теплообменный аппарат по фиг.1 содержит кожух 1, вертикальные теплообменные трубы 2, верхнюю 3 и нижнюю 4 трубные решетки, верхний загрузочный бункер 5 для подачи обрабатываемого твердого сыпучего материала, нижний бункер 6 для отвода обработанного твердого сыпучего материала и разгрузочное устройство.

Разгрузочное устройство, расположенное под нижней трубной решеткой 4, состоит из неподвижной плиты 7, подвижной плиты 8, установленной на плоских пружинах 9, и привода возвратно-поступательного перемещения 10.

Неподвижная 7 и подвижная 8 плиты имеют сквозные отверстия 11, соответствующие друг другу и отверстиям в нижней трубной решетке 4. Неподвижная плита 7 установлена под нижней трубной решеткой 4 без зазора, вплотную. Таким образом, отверстия в нижней трубной решетке совпадают с отверстиями в неподвижной плите 7. Подвижная плита 8, закрепленная на плоскопараллельных пружинах 9, может совершать возвратно-поступательное перемещение в горизонтальном направлении. Величина перемещения подвижной плиты 8 равна или больше диаметра отверстий 11 в неподвижной плите. Диаметры отверстий 11 в неподвижной 7 и подвижной 8 плитах должны быть равны внутреннему диаметру отверстий в нижней трубной решетке 4 теплообменника. Расстояние между отверстиями 11 в одном из горизонтальных направлений равно или больше диаметра отверстий 11 в плитах. Плоские пружины 9, установленные в одном направлении, обеспечивают плоскопараллельное перемещение подвижной плиты по дуге. Перемещение подвижной плиты 8 осуществляется приводом 10, например пневматическим или гидравлическим, совершающим возвратно-поступательное движение с остановками в крайних положениях. Теплообменный аппарат работает следующим образом.

Сыпучий продукт из верхнего загрузочного бункера 5, расположенного под пучком теплообменных труб 2, под собственным весом перемещается по трубному пространству до разгрузочного устройства и заполняет его. Разгрузочное устройство в исходном состоянии находится в закрытом положении (фиг.2). Отверстия 11 в неподвижной 7 и подвижной 8 плитах смещены относительно друг друга, и материал не может перемещаться вдоль трубок. В межтрубное пространство поступает охлаждающий или нагревающий теплоноситель в виде жидкой или газовой среды. При работе привода 10 разгрузочного устройства происходит периодическое совмещение отверстий 11 неподвижной 7 или подвижной 8 плит. При совмещении отверстий 11 в плитах 7 и 8 происходит перемещение материала по теплообменным трубам 2 и истечение его из теплообменного аппарата в нижний бункер 6 для отвода обработанного твердого сыпучего материала. Процесс теплопередачи осуществляется при перемещении и остановке материала в трубном пространстве. Время нахождения материала в теплообменном аппарате и скорость его перемещения регулируется частотой работы и временем открытия и закрытия разгрузочного устройства.

Предложенный теплообменный аппарат, сохраняя такие преимущества прототипа, как высокая степень использования поверхности теплообмена, позволяет производить процессы теплопередачи между твердым сыпучим материалом и жидким или газообразным теплоносителем в вертикальных кожухотрубных теплообменниках. За счет равномерного распределения сыпучего материала по всему трубному пространству и равномерной и регулируемой скорости перемещения материала в каждой трубке достигается высокая интенсивность процесса теплообмена.

Изобретение предназначено для применения в теплообменных аппаратах, а именно в химической и других отраслях промышленности, в частности, для термообработки сыпучих материалов. Теплообменный аппарат содержит кожух, теплообменные трубы, расположенные вертикально и закрепленные в трубных решетках, причем теплообменный аппарат снабжен разгрузочным устройством, расположенным под нижней трубной решеткой и состоящим из неподвижной и подвижной плит, которые имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия, при этом неподвижная плита соединена без зазора с нижней трубной решеткой, а подвижная плита установлена с возможностью совершать возвратно-поступательное перемещение в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий. Кроме того, подвижная плита установлена на вертикальных плоских пружинах. Изобретение позволяет расширить технологические возможности использования вертикальных кожухотрубных теплообменных аппаратов для проведения теплообмена между твердыми сыпучими материалами и жидким или газообразным теплоносителем, интенсифицировать теплообмен и получить возможность регулирования этого процесса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Теплообменный аппарат, содержащий кожух, теплообменные трубы, расположенные вертикально и закрепленные в трубных решетках, отличающийся тем, что он снабжен разгрузочным устройством, расположенным под нижней трубной решеткой и состоящим из неподвижной и подвижной плит, причем обе плиты имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия, при этом неподвижная плита соединена без зазора с нижней трубной решеткой, а подвижная плита установлена с возможностью совершать возвратно-поступательное перемещение в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий.2. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что подвижная плита установлена на вертикальных плоских пружинах.