Теплообменник Советский патент 1985 года по МПК F28D11/04 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в пищевой и химической промышленности для охлаждения или нагревания различных сыпучих и пластических материалов.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена и повышение технологичности.

На фиг. 1 изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Теплообменник содержит корпус 1 с греюш.ей рубашкой 2 для подачи теплоносителя. Корпус 1 снабжен загрузочной 3 и разгрузочной 4 воронками. Рубашка 2 кор-. пуса 1 в нижней части имеет патрубок 5 для подачи теплоносителя, а в верхней части патрубок 6 для его отвода. Внутри корпуса 1 с возможностью враш,ения на подшипниках 7 установлен ротор, выполненный в виде коаксиально расположенных одна в другой внешней и внутренней труб 8 и 9. Внешняя 8 и внутренняя 9 трубы имеют наклонные полые лопасти 10 и 11, установленные симметрично с постоянным зазором 12. Полые лопасти 10 герметично насажены на внешнюю трубу 8 относительно ее оси под углом, обеспечивающим перемеш,ение материала вдоль корпуса 1 при вращении трубы 8. Между внутренней поверхностью лопасти 10 и внешней трубой 8 и наружной поверхностью, лопасти 11 и внутренней трубой 9 симметрично лопастям 10 и 11 вмонтирована плоская перегородка 13, герметично закрываюшая поперечное сечение указанной полости на высоту лопасти 11 внутренней трубы 9. В свою очередь полые лопасти 11 внутренней трубы 9, выполненные с плоскими перегородками 14 внутри, входят с зазором внутрь лопасти 10 внешней трубы 8 через их перегородки 13. Плоские перегородки 14 герметично перекрывают поперечное сечение внутренней полости трубы 9 и лопасти 11, оставляя в периферийной части лопасти .11 зазор 15, равный зазору 16 между внутренними стенками лопасти 11 и перегородкой 14 в продольном сечении. В местах выхода ротора из корпуса 1 расположены камеры 17 и 18 для подачи и отвода жидкого теплоносителя с патрубками для подачи 19 и 20 и отвода 21 и 22 теплоносителя. Каждая камера 17 и 18 состоит из двух секций 23 и 24, отделенных друг от друга уплотнительными устройствами 25. Устройство снабжено приводом (на фиг. 1 условно не показан), обеспечивающим вращение ротора.

Теплообменник работает следующим образом.

Включается привод и ротор начинает вращаться в подшипниках 7 корпуса 1. После этого через загрузочную воронку 3 начинается подача материала внутрь корпуса 1. При. вращении ротора наклонные лопасти 10 вызывают перемещение материала

вдоль корпуса 1 к -разгрузочной воронке 4. Одновременное включением привода начинается подача теплоносителя через патрубки 5, 19 и 20. Поступающий через патрубок 5 в нижнюю часть рубащки 2 теплоноситель перемещается в направлении, противоположном направлению движения материала, охлаждает его и выводится через патрубок 6 в холодильную установку для охлаждения, после чего вновь направляется к патрубку 5. Подаваемый через патрубок 19 теплоноситель попадает в секцию 23 камеры 18, откуда через отверстия во внешней трубе 8 поступает в полость между внешней 8 и внутренней 9 трубами. Перемещаясь вдоль указанной пол ости, теплоноситель набегает струей на перегородку 13, изменяет направление движения под углом 90° и через зазор 12 вновь попадает в полость между трубами 8 и 9, обтекая при этом внутренние поверхности лопасти 10 и наружные поверхности лопасти 11. При этом теплоноситель четыре раза меняет свое направление под углом 90°, что способствует возникновению в жидкости значительных центробежных сил, создающих, циркулярные токи так называемой вторичной циркуляции, увеличивающей

5 теплообмен между жидкостью и стенками лопастей 10, находящихся в соприкосновении с перемещаемым ими материалом. Кроме того, при изменении направления теплоносителя имеет место и другое явление - охлаждение поверхностей лопастей 10 перпендикулярно набегающей на них струей теплоносителя, что в свою очередь дополнительно увеличивает теплообмен между теплоносителем и материалом. Пройдя таким образом все лопасти 10 внешней трубы 8 ротора, теплоноситель попадает в секцию 23

камеры 17 и через патрубок 21 направляется в холодильную установку для дополнительного охлаждения. При этом теплоноситель движется в противотоке с материалом, способствуя его интенсивному охр лаждению. При теплообмене с материалом теплоноситель постоянно нагревается и в последних по ходу жидкости лопастях 10 может достичь температуры, исключающей протекание теплообмена в них. Такая возможность предотвращена вторым теплоносителем,

5 перемещающимся в противотоке с первым во внутренней трубе 9. Второй теплоноситель через патрубок 20 подается в секцию 24 камеры 17, откуда попадает в трубу 9. Перемещаясь во внутренней трубе 9, теплоноситель набегает струей на перегородку 14,

0 изменяет направление движения под углом 90° и через зазоры 15 и 16 вновь попадает во внутреннюю трубу 9, обтекая при этом внутренние поверхности лопасти 11. Второй теплоноситель, как и первый, четыре раза меняет свое направление под углом 90° что за счет вторичной циркуляции и эффекта охлаждения поверхности лопасти 11 перпендикулярно набегающей струей жидкости обеспечивает интенсивный теплообмен с первым теплоносителем, проходящим между внешней 8 и внутренней S трубами ротора. Пройдя все лопасти 11 внутренней трубы 9, второй теплоноситель попадает в секцию 24 камеры 18 и через патрубок 22 направляется в холодильную установку для охлаждения перед повторной подачей в патрубок 20.

Охлажденный материал через разгрузочную воронку 4 выгружается из корпуса 1 теплообменника и направляется на следующую технологическую операцию.

Расположение лопастей 11 внутренних труб 9 внутри лопастей 10 внешних труб 8 обеспечивает высокую интенсивность теплопередачи между ними и соответственно повышение интенсивности теплообмена между первым теплоносителем и перемещаемым материалом, а также равномерность тепловой обработки последнего при его движении через теплообменник.

Предложенная конструкция также способствует повышению технологичности изготовления теплообменника, так как расположенные одна в другой полые лопйсти 10 и 11 значительно доступнее при сварочных и слесарных работах, чем спиральные перегородки, кроме этого,появляется возможность изготовить ротор без ограничения количества лопастей, .что обеспечивает увеличение интенсивности работы устройства без увеличения его длины.

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с греющей рубащкой и установленный внутри него ротор, выполненный в виде коаксиально расположенных одна в другой труб, на внещней из которых укреплены наклонные полые лопасти с плоскими перегородками внутри, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и повышения технологичности, внутренняя труба также имеет полые лопасти с плоскими перегородками внутри, входящие с зазором внутрь лопастей внещней трубы через их перегородки.

1tf2-8-15 -15