Вихревая камера для проведения процессов тепло-массообмена Советский патент 1983 года по МПК B04C3/00 B07B7/08 F26B17/10 

Изобретение относится к технике тепло-массообменных процессов, в . частности к подсушке и очистке газовым потоком дисперсного материала, и может .быть использовано в сельском хозяйстве, в пищевой, химической и ДРУГ.1Х отраслях промьияленности.

По основному авт. св. 946682 известна вихревая камера для проведения процессов тепло-массообмена, содержащая цилиндрический корпус с коллектором для йвода газа и с осевыми выходными патрубками и закручивающий конический аппарат с наклонными лопатками, установленный по оси внутри коллектора для ввода газа }.

Недостатком известной вихревой камеры являетЬя то, что дисперсный материал вводится в приосевую область камеры. В приосевой части вихревой камеры существует разрежение, поэтому введение дисперсного материала в эту область камеры предпочтительно. Однако наличие слоя обрабатываемого материала у закручивакяцего аппарата приводит к тому, что разрежение в приосевой зоне вихревой камеры становится незначительным (50-100 Па), а в большинстве случаев

при наличии слоя толщиной 10-20 мм в приосевой зоневихревой камеры наблюдается не разрежение, а давление, поэтому ввести обрабатываемый дисперсный материал в вихревую камеру невозможно, так как он выносится выходящим из камеры через патрубок газовым потоком.

Кроме того, дисперсный материал,. подаваемый из приосевой зоны в уже сформировавшийся слой, стекает по его внутренней поверхности практически не обмениваясь с обработанным материалом, находящимся в слое.

Цель изобретения - обеспечение возможности разделения дисперсного материала и улучшение теплообмена дисперсного материала с теплоносителем.

Поставленная цель достигается тем, что вихревая камера для проведения процессов тепло-массообмена снабжена бункергили для загрузки и ;выгрузки дисперсного материала, установленными соответственно над камерой и под ней и сообщающимися с камерой через кольцевые щели, выполненные в верхней и нижней стенках камеры у конического закручивающего аппарата.

На чертеже изображена вихревая камера.

Камера содержит коллектор 1 для ввода Г-аза,. закручивающий конический аппарат 2 с наклонными щелями, верхнюю стенку 3 с осевым выходным патрубком, кольцевую щель в верхней стенке 4, бункер 5,расположенный над щелью 4, нижнюю стенку б, выполненную с щелью 7 у закручивающего аппарата, бункер очищенного зерна 8, плотно прилегающий к корпусу коллектора под кольцевой щелью 7.

Камера работает следующим образом

Зерно из бункера 5 через кольцевую щель 4 поступает на верхнюю часть конического закручивающего аппарата 2, Пройдя через закручивающий аппарат, газ образует в рабочем объеме камеры вихревой газовый поток. Использование конического закручивающего аппарата позволяет получить газовый поток, имеющий три составляющих скорости; тангенциальную, радиальную и осевую. Осевая составляющая скорости направлена вверх. Зерновой материал под воздействием закрученного газового потока образует в верхней части камеры вращающийся слой зернового.- материала, который по мере накопления под действием собственного веса опускается вниз по закручивающему аппарату. При этом он продувается газовым потоком. Так как верхняя стенка 3 выполнена с щелью у закручивающего аппарата, то дисперсный материал, поступающий через эту щель на закручивающий аппарат, вытесняет вниз уже обработанный материал, что способствует хорошему тепло-массообмену между газом и дисперсным материалом,

В вихревой камере вблизи .закручивающего аппарата давление максимальное , поэтому для подачи зернового материала самотеком необходимо, чтобы в нижней части загрузочного бункера, сообщающегося с камерой, давление было равно давлению вблизи закручивающего аппарата. Это обеспечивается плотным соединением бункера с загрузочной щелью и наличием в бункере во время работы достаточного количества зернового материала, который предотвратить проникновение газового потока из камеры в бункер. Для обеспечения хорошей .сепарирующей способности устройства необходимо, чтобы газовый поток после слоя зернового материала направлял-ся к выходным осевым патрубкам в верхней и нижней стенках. Плотное соединение бункера, в котором соби-. рается очищенный материал, с вихрезой камерой предотвращает попадание в него газовзвеси, так как давление в бункере будет такое же, как и в вихревой -камере.

На действующей модели были проведены исследования по эффективности разделения зернового вороха, имевшего исходную засоренность до 10%, что соответствует засоренности зерн поступающего на элеватор. Эффективность очистки зернового материала от примесей, имеющих большее аэродинамическое сопротивление, чем зерно-вой материал, составила 99%. При этом давление перед закручивающим аппаратом не превышало 3000 Па. Вихревые камеры с протоком дисперсной фазы и с загрузкой в приоесвую область камеры имеют эффект очистки до 70% (с цилиндрическим закручивающим аппаратом - 40-50%, с коничесКИМ - до 70%) .

На модели предлагаемого устройства были проведены также опыты по нагреву зерна. Это необходимо для интенсификации процессов сушки в шахтных зерносушилках. Зерно, находящееся в слое вихревой камеры, достигало заданной температуры 45°С в течение: 3-5 .с при температуре теплоносителя 70°С.

В существующих шахтных сушилках время нагрева зерна до 45°С составляет несколько минут при температуре теплоносителя 130С.

Разработка предлагаемого технического решения была вызвана целесообразностью создания малогабаритной камеры для очистки зерна от легких примесей и предварительного его нагрева, что обеспечит интенсификацию процесса сушки. В результате производительность шахтной зерносушилки повысится на 15-20%.

Использование предлагаемой вихревой, камеры обеспечивает улучшение тепло-массообмена при протоке дисперсного материала через камеру. Это достигается за счет лучшего контакта дисперсного материала с газом (теплоносителем).

Формула изобретения

Вихревая камера для проведения процессов тепло-массообмена по авт св. № 946682, о. т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности разделения дисперсного материала и улучшения теплообмена дисперсного материала с теплоноси. телем, она снабжена бункерами дпя загрузки и выгрузки дисперсного ма.териала, установленными соответственно над камерой и под ней и сообщающимися с камерой через кольцевые щели, выполненные в верхней и нижней стенках камеры у конического закручивающего аппарата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 946682, кл. В 04 С 3/00, 1981 (прототип).