Насадка для регенеративного теплообменного аппарата Советский патент 1992 года по МПК D06B23/20 F28F19/02 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам для повторного использования тепла отработанных жидкостей и газов, содержащих специфические текстильные загрязнения: пух, смолистые вещества, шлихту.

В текстильном отделочном производстве источниками вторичного тепла являются сточные воды, сильно загрязненные липкими волокнами, и всевозможные газовые смеси: паро-воздушные после сушильных машин и сухой воздух с пухом и смолами после стабилизационных машин. Для того, чтобы вернуть тепло в ту же машину, надо отнять его у выбросов аналогичным теплоносителем, только чистым.

Для теплообмена вода-вода применяются рекуперативные теплообменные аппараты. Попытки же применить такие аппараты ктеплообмену газ-газ успеха не

дали из-за трудности части загрязняющихся тбплообменных поверхностей. Для незагрязнения в случае вода-вода тоже приходится усложнять конструкцию: или приводить в движение теплообмеиную поверхность, или ставить перед теплообменником фильтр непрерывной очистки. Все это сдерживает решение задачи комплексного использования тепла в машинах и линиях отделочного производства.

В то же время, имеются теплообменные аппараты регенеративного типа, в которых отходящим теплом сначала разогревается насадка - твердые предметы, затем этой насадкой нагревается свежий теплоноситель,

При таком принципе теплообмена загрязняется насадка, которую легко очищать, периодически промывая в растворителе. Насадка имеет малые размеры и гладкую

XJ

сл

00

&

ю о

форму, что делает ее очистку несравненно более простой и дешевой, нежели змеевиков рекуперативных теплообменников.

Но регенеративные теплообменники пока в текстильном деле не применяются из-за некоторых особенностей их работы в этой отрасли, Известно применение регенеративных теплообменных аппаратов лишь в химической, металлургической отраслях и в энергетике, где температура отходящего теплоносителя сравнительно высокая, потому и материал насадки теплообменника (в основном огнеупоры) и способы очистки насадки (прокаливание) приспособлены для таких условий работы В текстильных же машинах отходящие теплоносители имеют значительно более низкие (от 80 до 200°С) температуры, зато куда более высокую загрязненность липкой органикой. Для этих условий нужна принципиально иная насадка, сочетающая небольшую собственную массу с высокой теплоемкостью и антиадгезионной способностью.

Известна насадка для регенеративного теплообменного аппарата, имеющая форму колец Рашига или спеченных сеток, t „

Эти насадки неприменимы в условиях текстильных загрязнений из-за их развитой поверхности, за которую волокнистые частицы зацепляются и обволакивают насадку.

Более приемлема для работы с текстильными отходящими теплоносителями насадка, имеющая форму шара и изготовленная из теплоемкого материала.

Недостатком насадки является относительно большая собственная масса на единицу теплоемкости, что не даёт возможности применить втеплообменном аппарате режим кипящего слоя, и низкие антиадгезионные свойства.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является насадка для регенеративного теплообменного аппарата, выполненная из кбррозион- ностойкой аустенитной стали и имеющая покрытие из неблагородного металла.

Целью изобретения является повышение эффективности работы насадки.

Отличительные признаки насадки обладают существенностью отличий. Проведен анализ различных материалов на предмет максимальности теплоемкости на единицу объема и установлено, что таким свойством обладает вода. Шарик диаметром 20 мм из воды при нагреве от 100 до 200°С поглощает 360 кал тепла (для сравнения: железо 330 кал, свинец 100 кал, медь 310, золото 216, керамика 160 кал). При этом у воды есть еще одно преимущество: при равной теплоемкости шарик из воды легче других Кроме того,

прм испарении вода поглощает тепла больше других веществ.

Сочетание этих качеств воды с оболочкой из аустенитной полированной стали, обладающей минимальным средством к текстильным грязям, позволяет сочетать высокую теплоемкость при малом весе в минимальном объеме с легкой очищаемостью - качества, требуемые для работы насадки в

регенеративных аппаратах текстильных машин. И этот новый технический эффект является следствием сочетания свойств отдельных известных признаков при их взаимодействии.

Тефлоновая оболочка усиливает этот эффект, позволяя в ряде случаев избежать очистки насадки вообще, заменив ее простой продувкой.

Насадка схематически показана на чертеже, где изображен шар насадки в разрезе.

Насадка представляет собой полый шар

1 из аустенитной коррозионностойкой стали

типа 08Х17Т, 08X1871 или 08Х22Н6Т по ГОСТ

5582-75 с полированной поверхностью 2, заполненный дистиллированной водой 3. Для компенсации теплового расширения воды оставлена небольшая линза 4, заполненная парами воды. Для заливки воды имеется заливочное отверстие, закрытое пробкой 5,

которая заварена сваркой 6,

Шар 1 покрыт тончайшим слоем 7 антиадгезионной тефлоновой оболочки.

Насадка изготавливается в следующей последовательности: штамповка полушарий; сварка полушарий в шар; сверление заливочного отверстия 5; заливка воды, установка пробки 5, заварка ее сваркой 6 в вакууме (все операции); полировка поверхности 2 с нанесением тефлона 7 или без

него.

Насадка работает следующим образом. Например, в регенеративном теплообменнике, заполненном насадкой 20 мм, последняя нагревается от 100 до 200°С

выбросным воздухом ширильно-сушильной стабилизационной машины. Через стенку каждого шарика 1 прогревается вода и в линзе 4 плотность пара возрастает вплоть до достижения равновесия при давлении 16

0 кгс/см2 и температуре 200°С; Шарики насадки более теплоемки, чем ежели были бы изготовлены из стали целиком, и, в то же время в 7 раз легче их, поэтому шариков нужно меньше и их легко ввести в режим

псевдоожиженного слоя, что уменьшает загрязнения поверхности 2, Этому способствует сам материал шара, а также его полированная поверхность, имеющие малое сродство к текстильным загрязнениям,

которые, таким образом, в массе своей вылетают с уходящим отработанным воздухом.

Затем подача отработанного воздуха заменяется подачей свежего воздуха, направляемого затем в текстильную машину Этот воздух отнимает тепло у шариков насадки, нагреваясь сам. Вода 3 в шариках остывает, давление внутри падает. Затем цикл повторяется сначала.

Содержание и качество грязи в отходящем воздухе таково, что по прошествии определенного времени шарики все равно обрастут грязью, теплообмен нарушится и потребуется чистка. Для этого шарики насадки извлекают и промывают в орграстео- рителе. Полированная аустенитная сталь и тем более тефлон легко отмываются, чему способствует и шаровая форма насадки. При наличии тефлона возможна очистка продувкой чистым воздухом.

В целом применение заявляемой насадки позволяет в сравнении с традиционной керамической насадкой уменьшить число шариков в 2,25 раза, снизить их общую массу в 5.5 раз и сократить затраты на очистку

56

ориентировочно в 6 раз (замена обжига промывкой).

В сравнении с монолитными шариками из полированной аустенитной стали число

шариков при той же теплоемкости уменьшится на 10%, масса в 7,7 раза, затраты же на очистку при промывке вследствие уменьшения числа шариков и их массы сокращается на 50%

Таким образом; несмотря на усложнение конструкции насадки, налицо положительный эффект при ее эксплуатации. Формула изобретения

1.Насадка для регенеративного тепло- обменного аппарата, выполненная из коррозионностойкой аустенитной стали и имеющая защитную от адгезии поверхность, отличающа яся тем, что, с целью повышения эффективности работы, насадка имеет форму полого полированного шара, выполненного герметичным и частично заполненным водой.

2.Насадка по п.1, отличающаяся тем, что защитная поверхность выполнена в

виде антиадгезионной тефлоновой оболочки.

Использование: в текстильной промышленности, а именно в устройствах для повторного использования тепла отработанных жидкостей и газов, содержащих специфические текстильные загрязнения: пух, смолистые вещества, шлихту. Сущность изобретения: насадка имеет форму полого и герметичного шара и изготовлена из теплоемкого материала. Шар внутри заполнен водой, изготовлен из коррозионностойкой стали аустенитного класса и снабжен антиадгезионной тефлоновой оболочкой. Устройство имеет повышенную эффективность работы, что выражается в создании условий для меньшей загрязняемое™ насадки специфическими текстильными загрязнениями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л С