Устройство для теплоснабжения технологических объектов Советский патент 1988 года по МПК F28F27/00 B29B7/82 B29C47/88 B29L22/00 B29L23/00 

113

Изобретение относится к устройствам ,ля теплоснабжения технологических , tjOibeKTOB для переработки пластических lacc и может быть использовано для на- греваи охлаждения элементов технологических линий на базе червячн к экс- трудеров, валковых машин, а также различных агрегатов в химической, пищевой и других отраслях промышленное- |ти,

I Цель изобретения - повышение про- Iизводительности технологических объ- Iектов за счет интенсификации процес- I са теплообмена,

I На фиг, 1 изображено устройство I для теплоснабжения технологических I объектов, например валка; на фиг. 2 - ; разрез А-А н фиг, 1; на фиг. 3 - устройство для теплоснабжения техно- I логических объектов, например экстру- I дируемой пластмассовой трубы; на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Устройство для теплоснабжения тех

нологических объектов содержит нагре- 25 ее покрыты пористым веществом 18,

30

40

вательно-охлаждающий элемент. Он смонтирован с возможностью контактирования с технологическим объектом и связан с размещенном в емкости 1 с теплоносителем средством для циркуляции теплоносителя. Устройство держит установленный в емкости 1 с теплоносителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источник 2 охлаждения Он выполнен .в виде элемента охлаждения,, Сред- ство для циркуляции теплоносителя вы- полнеНо в виде приводного барабана 3, установленного с возможностью его вращения и механически связанного с ; электродвигателем 4, которым снабжено устройство. Нагревательно-охлаждающий элемент выполнен в виде бесконеч ных замкнутых витков лент 5 с капиллярно-пористой структурой для, смачивания их теплоносителем} смонтированных с возможностью бхвата технологического объекта и приводного барабана 3,

Устройство дополнительно снабжено размещенным в емкости 1 с теплоносителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источником нагрева, Ок выполнен в виде элемента 6 нагрева, В варианте выполнения устройства приводной барабан 3 снабжен гребным винтом 7, Приводной барабан 3 выполнен с рифле- ной наружной поверхностью. Он устапропитанным рабочей жидкостью, нап мер этиловым спиртом, что обуславл вает теплопередачу внутри валка 12 принципу .тепловой трубы. Валок 12 снабжен также по меньшей мере одни черпаком 19 для перелива избытков рабочей жидкости из его рабочей ча ти в теплообменный участок цапфы 1 в режиме нагрева валка 12.

При выполнении технологического объекта в виде экструдируемой тру бы ленты 5 смонтированы с возможно стью охвата приводного барабана 3 экструдируемой трубы. Для более по ного охвата экструдируемой трубы устройство дополнительно снабжено направляющими осями 20. Для устран ния смещения замкнутых витков лент в результате осевого перемещения э трудируемой трубы на приводном бар бане 3 выполнены ограничительные б тики 21.

Устройство работает следующим о разом.

При выполнении технологического объекта в виде вращающегося валка 12 включается источник 6 нагрева, приводной барабан 3 приводится во вращение от электродвигателя 4, пр чем направления вращения валка 12 55 приводного барабана 3 противополож Рифленая наружная поверхность приводного барабана 3 исключает возмо ность проскальзывания по ней ленты

45

50

новлен в направляю1)1их 8 и связан с электродвигателем 4 посредством оси 9 с уплотнением 10. Гребной винт 7 жестко закреплен на оси 9. Ленты 5 могут быть выполнены из натуральных тканых материалов, например мешковины.

Устройство содержит также датчик 11 температуры для измерения температуры наружной поверхности технологического объекта, например валка 12. Он смонтирован с возможностью вращения (привод не показан). Датчик 11 температуры через регулятор 13 тем- пературы соединен с электродвигателем 4, а также элементами нагрева 6 и охлаждения 2. Валок 12, как технологический объект, снабжен цапфами 14 и 15. Последние установлены с возможностью вращения в подшипниках 16 и 17 скольжения соответственно. Внутренняя полость валка 12, включая цапфу 15, выполнена герметичной, стенки

0

0

пропитанным рабочей жидкостью, например этиловым спиртом, что обуславливает теплопередачу внутри валка 12 по принципу .тепловой трубы. Валок 12 снабжен также по меньшей мере одним черпаком 19 для перелива избытков рабочей жидкости из его рабочей части в теплообменный участок цапфы 15 в режиме нагрева валка 12.

При выполнении технологического объекта в виде экструдируемой трубы ленты 5 смонтированы с возможностью охвата приводного барабана 3 и экструдируемой трубы. Для более полного охвата экструдируемой трубы устройство дополнительно снабжено направляющими осями 20. Для устранения смещения замкнутых витков лент 5 в результате осевого перемещения экс- трудируемой трубы на приводном барабане 3 выполнены ограничительные буртики 21.

Устройство работает следующим образом.

При выполнении технологического объекта в виде вращающегося валка 12 включается источник 6 нагрева, а приводной барабан 3 приводится во вращение от электродвигателя 4, причем направления вращения валка 12 и 5 приводного барабана 3 противоположны. Рифленая наружная поверхность приводного барабана 3 исключает возможность проскальзывания по ней ленты 5,

5

0

в результате чего обеспечивается проскальзывание ленты 5 по гладкому теп лообменному участку цапфы 15.

Капиллярно-пористая структура лен ты 5, насыщенная разогреваемым в ем кости .1 теплоносителем, транспортирует его к более холодной цапфе 15, тепература которой в результате теплообмена с теплоносителем повьпиается. При этом в цапфе 15 происходит испарение рабочей жидкости, которой пропитано пористое вещество 18 во внутренней полости валка 12. Пары рабочей жидкости перемещаются в рабочую часть валка 12, конденсируются там на его стенках, отдавая полученное тепло, и конденсат стекает в нкжнюю часть валка 12. За счет вращения валка 12 черпаком 19 конденсат непрерывно переливается из рабочей части валка 12 в цапфу 15, замыкая контур циркуляции рабочей жидкости внутри валка 12.

Одновременно с приводным бараба- ном 3 в емкости 1 с теплоносителем вращается жестко закрепленный на оси 9 гребной винт 7. Благодаря этому обеспечивается циркуляция теплоносителя внутри емкости 1, что интенсифициру- ет теплоотдачу на поверхностях источников охлаждения 2 и нагрева 6 и способствует выравниванию температуры по объему теплоносителя в емкости 1. Это интенсифицирует теплообмен в устройстве и увеличивает производительность технологического объекта, , валка 12.

При необходимости охлаждения рабочей поверхности валка 12 выключается источник 6 нагрева и включается источник 2 охлаждения, температура теплоносителя в емкости 1 понижается. В результате теплообмена между теплоно- .сителем, заполняющим капиллярно-пори- стую структуру ленты 5, и цапфой 15 температура последней снижается и на ее внутренней стенке начинает конденсироваться рабочая жидкость, имеющаяся во внутренней полости валка 12„ Конденсат стекает самотеком из полос- ти цапфы 15 в рабочую полость валка 12, где испаряется, замыкая контур циркуляции рабочей ш-здкости внутри валка 12, Применение принципа тепловой трубы для теплопередачи внутри валка 12 обеспечивает равномерность и высокую точность поддержания температуры на его рабочей поверхности.

O5 0

5 0

.

5

0

В случае автоматического регулирования температуры рабочей поверхноч- сти валка 12 сигнал от датчика 11- температуры поступает на регулятор 13 температуры, управляющий включением источников- нагрева 6 и охлаждения 2, а также, скоростью вращения электродвигателя 4, приводного барабана 3. При этом регулирование осу- Е(ествляется изменением как температуры теплоносителя в емкости 1, так и интенсивности теплообмена между теплоносителем и технологическим объектом, т.е. валком 12, за счет изменения скорости движения лент 5 с капиллярно-пористой структурой.

При использовании устройства в качестве теплоносителя может применяться кремнийорганическая жидкость, например сополимер-5, работающая в интервале температур 15-250°С, а в качестве лент 5 с капиллярно-пористой структурой - полости углеграфитной ткани типа УГТ-2, имеющей низкие коэффициенты трения скольжения по поверхности технологического объекта. Движение замкнутых витков лент 5 осуществляется с линейной скоростью в пределах О,1-1,О м/с.

Благодаря хорошей смачиваемости лент 5 теплоносителем в емкости 1 происходит быстрое насьщ;ение им пор лент 5 и удержание в порах при транспортировке из емкости 1 к технологическому объекту. При скольжении лент по пов ерхности технологического объекта происходит теплообмен между последним и насыщающим ленты 5 теплоно- .сителем, сопровождающийся интенсивным массообменом внутри лент 5 за счет капиллярных сил и разности температур на их внутренних и наружных поверхностях, возникающей при нагре-- ве или охлаждении технологического объекта в зависимости от режима его работы.

Цосле выхода участка ленты 5 из контакта с технологическим объектом вследствие тепломасообменных процессов в емкости 1 температура теплоносителя в порах вновь принимает значение, соответствующее его температуре Б емкости -1, и участок ленты 5 вновь поступает к технологическому объекту, замыкая контур циркуляции. Вследствие изменения линейной скорости движения лент 5 соответственно изменяется скорость.протекания указанных процессов в ленте 5 и на по- B jpxHocTH валка 12, чем регулируется и 1тенсивность теплообмена геплоноси-- с технологическим объектом, т.е. валком 12 в данном случае.

В результате непрерывного скольжения лент 5 по поверхности технологического объекта на этой поверхности не образуются продукты разложения теплоносителя или другие отложения, тсудшающие теплопередачу, как это имеет место при других способах подачи теплоносителя к технологическому объекту. Кроме того, при подаче теп- {юносителя с помощью лент 5 с капил- Ьярно-пористой структурой происходит |непрерьтное механическое разрушение Пристенного ламинарного слоя теплоносителя на теплообменной поверхнос- ти технологического объекта движу- |щейся лентой 5. Ликвидация этого слоя, являющегося основным термическим сопротивлением на пути теплово- го потока, способствует интенсифика- ции процесса теплообмена.

выполнении технологического объекта в виде экструдируемой трубы 22j, она перемещается в осевом направлении, а приводной барабан 3 приво- дится во вращение электродвигателем 4. В результате приводятся в движение ленты 5, в порах которых производится транспортировка теплоносителя из емкости 1 к поверхности трубы 22. Вследствие контакта теплоносителя с трубой 22 и тепломассообменных процессов в порах лент 5 при ее погружении в емкость 15 теплота отводится от трубы 22 к теплоносителю в емкость 1. Посто янство температуры теплоносителя в емкости 1 В установившемся режиме работы устройства поддерживается с помощью источника 2 охлаждения, выполненного, например, в данном случае в виде змеевиковых теплообменников. ,. Гребной винт 9 обеспечивает циркуляцию теплоносителя внутри емкости, чем интенсифицируется теплообмен между лентами 5 и источником 2 охлаждения .

Вода, использованная в данном случае в качестве теплоносителя, не сма чивает трубу 22. Поэтому .в случае охлаждения трубы 22 путем разбрызги- вания воды не обеспечивается контакт меэвду теплоносителем и трубой 22 пд всей поверхности, что ухудшает теплообмен. При охлаждении трубы 22 в

Q е 0 5

Q

5

5

0

5

0

СПЛОШНОМ , объеме воды значительно увеличиваются расход теплоносителя и массогабаритные показатели устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно интенсифицировать теплообмен, что при заданных габаритных размерах устройства ведет к увеличению производительности, отказаться от применения громоздких средств транспортировки теплоносителя из емкости к технологическому объекту (насоса, трубопроводов, запорной арматуры), осуществить теплоснабжение движущихся технологических объектов, совершэлошцх как врашдтельное, .так и поступательное движения. При этом в технологическом объекте не требуется выполнять традиционные теплообменные каналы для теплоносителя, что упрощает его конструкцию и снижает стоимость. Исключение трубопроводов и арматуры, помимо упрощения конструкции устройства, позволяет снизить теплопотери ,в окружающую среду.

Формула изобретения

1. Устройство для теплоснабжения технологических объектов, содержащее нагревательно-охлаждающий элемент, смонтированньй с возможностью контак- тирования с технологическим объектом и связанный со средством для циркуляции теплоносителя, размещенным в емкости с теплоносителем, и установленный в емкости с теплоносителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источник охлаждения, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения производительности технологических объектов за сче г интенсификации процесса теплообмена, средство для циркуляции теплоносителя выполнено в виде приводного барабана, установленного с возможностью вращения и механически связанного с электродвигателем, которым снабжено устройство, а нагревательно-охлаждающий элемент выполнен в виде бесконечных замкнутых витков лент с капиллярно- пористой структурой для смачивания их теплоносителем, смонтированных с возможностью охвата технологического объекта, и приводного барабана, причем устройство дополнительно снабжено размещенньм в емкости с теплоно713923268

сителем между ее днищем и средством 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пр иводной барабан снабжен гребным винтом.

для циркуляции теплоносителя источником нагрева

Изобретение относится к устройствам для переработки пластмасс и может быть использовано для нагрева и охлаждения элементов технологических линий на базе червячных экстру-- деров, валковых машин, а также агрегатов в химической, пищевой и других отраслях промьштленности. Цель изобретения - повышение производительности технологических объектов за счет интенсификации процесса теплообмена. Для этого устройство содержит нагревательно-охлаждающий элемент. Он . , смонтирован с возможностью контактирования с технологическим объектом и связан со средством для циркуляции теплоносителя. Последнее размещено в емкости с теплоносителем. Устройство содержит источник охлаждения, который размещен в емкости. Средство для циркуляции теплоносителя выполнено в виде приводного барабана. Он.установлен с возможностью вращения и механически связан с электродвигателем. Нагревательно-охлаждающий эле--, мент выполнен в виде бесконечных замкнутых витков лент с капиллярно-пористой структурой. Они смонтированы с возможностью охвата технологического объекта и приводного барабана.о Устройство дополнительно снабжено размещенным в емкости источником нагрева. При вращении приводного барабана ленты приводятся в движение, насьш аются теплоносителем в емкости, транспортируют теплоноситель из емкости к технологическому объекту. Затем они скользят по его поверхносг- ти, вновь опускаются в емкость с теплоносителем, замыкая контур циркуляции теплоносителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. о (Л ю со 1ЧЭ р5

;/

13

Фи9.2

55 hфшА

22