Теплообменное устройство Советский патент 1983 года по МПК F27B7/16 

Изобретение относится к устройствам для вращающихся агрегатов, типа печей и холодильников, и может быть использовано в промышленности строительных материалов. В современной промышленности при обжиге и охлаждении клинкера большие трудности представляет передача тепла от греющих газов к обжигаемому материалу в печи, а при охлаждении клинкера в рекуператорных или барабанных холодильниках - от материала к воздуху. Эт.у задачу решают установкой раз личного типа теплообменных устройст цепных завес., неподвижных теплообменников, пересыпных полок, которые работают с малым коэффициентом полезного действия. Известно теплообменное устрОйство вращающейся печи, содержащее сис тему полых металлических лопастей, заполненных жидкометаллическим теплоносителем. Однако эта конструкция несовершенна и сложна в изготовлении. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является теплообменное устройство вращающегося агрегата, содержащее тепловые трубы, укре ленные на внутренней поверхности вр щающегося корпуса параллельно его о разующей и выполненные в виде прямых .ов трубСз. Недостатком известного устройства является низкий коэффициент тепл обмена из-за погружения всей длины каждого отрезка труб одновременно , в слой обрабатываемого материала, что не дает возможности эффективно использовать разность температур различных зон тепловых труб. Целью изобретения является интенсификация теплообмена. Поставленная цель достигается тем что теплообменное устройство вращаю щегося барабана, содержащее тепловые трубы укрепленные на внутренней по верхности вращающегося корпуса, теп ловые трубы выполнены в форме логар мической спирали, наружная ветвь ко .торой асимптотически приближена к внутренней поверхности вращающегося корпуса. При этом шаг спирали соста ляет 0,1-1,0 радиуса вращающегося а регата. vHa фиг.1 изображено устройство п направлении теплового потока от газ вой среды к материалу (вращающаяся печь); на фиг.2 - то же, при направ лении теплового потока от материала к газовой среде ( рекуператорный или барабанный холодильники К Устройство содержит вращающийся агрегат 1, теплообменный элемент 2 в виде логарифмической спирали, слой 3 материала при вращении агрегата, направление 4 теплового потока. Теплообменный элемент 2 укрепляют на внутренней поверхности печи таким образом, что наружная ветвь асимптотически приближается к внутренней поверхности вращающегося агрегата 1, а, внутренняя ветвь расположена в газовом потоке. При этом шаг спирали составляет 0,1-1,0 радиуса вращающегося агрегата 1. При направлении теплового потока от газа к материалу применительно к. вращающейся печи теплообменный элемент 2 установлен таким образом, что наружная ветвь спирали как бы входит в материал. И наоборот, при направлении теплового потока от материала к газу, например при охлаждении в барабанном или рекуператорном холодильнике, теплообменный элемент установлен таким образом, что наружная ветвь спирали при вращении агрегата 1 как бы выходит из слоя 3 материала. Устройство работает следующим образом. 1.Случай нагрева материала (фиг. При-вращении агрегата 1 теплообменный элемент 2 устройства наружной ветвью входит в слой 3 материала. При этом рабочий агент, помещенный внутрь тепловой трубы, за счет сил гранита- ции перетекает во внутреннюю ветвь теплообменного элемента 2, которая находится в греющем газо-вом потоке. Рабочий агент, нагреваясь, меняет свое агрегатное состояние и в виде пара поступает в наружную ветвь, находящуюся в материале 3; Здесь пар конденсируется, и выделившаяся тепловая энергия передается через стенки трубы материалу. Сконденсировавшийсярабочий агент перетекает в зону нагрева, и цикл повторяется. 2.Случай охлаждения материала (фиг.2). При вращении агрегата 1 наружная ветвь элемента 2 теплообменного устройства выходит из материала. При этом рабочий агент, помещенный внутрь тепловой трубы, перетекает из внутренней ветви в наружную, т.е. в зону нагрева. Здесь он нагревается и в виде пара поступает во внутреннюю ветвь, находящуюся в потока охлаждаемого воздуха, где конденсируется, отдает тепловую энергию воздуху и снова перетекает в зону нагрева, т.е. в наружную ветвь. Затем цикл повторяется. Шаг логарифмической спирали составляет 0,1-1,0 радиуса вращающегося агрегата 1. При шаге спирали менее ОД радиуса вращающегося агрегата 1 в момент входа теплообменного устройства в слой материала 3, обе ветви теплообменного элемента 2, т.е. зона нагрева и зона конденсации,

оказываются покрытыми слоем материала 3 и теплообменное устройство перестает работать как тепловая тpyба, отчего резко ухудшается теплообмен. При выполнении шага спирали более 1,О радиуса вращающегося агрегата 1 наблюдается аналогичная ситуация, когда часть внутренней ветви i погружается в материал, зона нагрева и конденсации оказываются в близких температурных условиях и устройство перестает работать как тепловая труба.

Установка предлагаемого теплообменного устройства резко интенсифицирует теплообмен между газом и материалом, за счет чего снижается удельный расход топлива на обжиг.

1. ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО,вращающегося барабана, содержащее тепловые трубы, укрепленные на внутренней поверхности вращающегося корпуса, отлича.ющееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, тепловые трубы выполнены в форме логарифмической спирали, наружная ветвь которой асимптотически приближена к внутренней поверх- ности вращающегося корпуса. 2. Устройство по П.1, о т л и- чающееся тем, что шаг спи- . рали составляет 0,1-1,0 радиуса вра щающегося корпуса. W С со 05 со