Тепломассообменный аппарат Советский патент 1982 года по МПК F26B11/04 F28D11/02 

(54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относится к тепломассообмену, в частности к устройствам для охлаждения сыпучих материалов и может найти широкое применение в химической, металлургической, огнеупорной и других отраслях промышленности, связанных с процессами охлаждения порошкообразных пыляших продуктов.

Известны многочисленные конструкции устройств для охлаждения сыпучих материалов путем конвективной, кондуктивной или комбинированной передачи тепла от материала к хладагенту (жидкости или газу).

В частности известен тепломассообменинк, содержащий вращающийся барабан с насадкой внутри 1.

Однако в данном тепломассообменнике на охлаждение сыпучих материалов требуются большие энергозатраты.

Известны также тепломассообменные аппараты, содержащие камеру кипящего слоя с газораспределительной решеткой для подачи холодного воздуха и транспортирующим устройством для перемещения материала.

Вследствие развитой поверхности контакта такие аппараты весьма высокоэффективны 2.

Однако одновременно с интенсивным охлаждением в этих аппаратах идет интенсивный вынос наиболее мелких фракций материала, для улавливания которых требуется дополнительная аппаратура. В итоге такая схема охлаждения оказывается громоздкой и весьма металлоёмкой, особенно при охлаждении тонкодисперсных материалов.

Известны охладители сыпучего материала с кондуктивной передачей тепла, которые содержат вертикальную шахту прямоугольного или круглого сечения и трубчатые охлаждающие элементы, которые расположены вдоль или поперек щахты. Охлаждаемый материал под действием силы тяжести опускается в шахте при регулуемом выпуске снизу. Охлаждение осуществляется хладагентом, движущимся в трубчатых элементах 3.

Существенным недостатком такого типа охладителей являются низкие значения средних коэффициентов теплопередачи от материала к хладагенту, вследствие образования застойных или малоподвижных зон материала у охлаждающих элементов. Попытки комбинировать кондуктивное охлаждение с конвективным, с целью интенсификации перемешивания материалв в межтрубном пространстве, неминуемо приводит к пылевыносу мелких фракций, и как результат, к усложнению конструкции. Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому результату является тепломассообменный аппарат для охлаждения сыпучих материалов, содержащий вращающийся барабан с трубчатыми элементами внутри дла перемещения материала, расположенными вдоль барабана в диаметральных плоскостях и подключенными по концам к распределительным камерам 4. , Поскольку в этом аппарате сыпучий материал движется в трубчатых элементах, которые выполнены прямыми, он характеризуется низкой интенсивностью охлаждения, обусловленной малой поверхностью, теплопередачи. Цель изобретения - интенсификация процесса охлаждения. Поставленная цель достигается тем, что трубчатые элементы выполнены зигзагообразными по длине барабана и снабжены перераспределительными головками, причем последние и распределительные камеры выполнены в виде усеченных конусов. Кроме того, зиги трубчатых элементов расположены под углом к горизонтали, больщим угла естественного откоса материала. Причем распределительные камеры и перераспределительные головки выполнены с углом конусности, меньшим, угла естественного откоса материала. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый тепломассообменный аппарат; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Тепломассообменный аппарат содержит наклонный вращающийся барабан 1 с теплообменными трубчатыми элементами 2 внутри, выполненными зигзагообразными по длине барабана. Элементы 2 расположены в диаметрально-продольных, плоскостях вблизи внутренней поверхности стенки барабана 1 и жестко прикреплены к ней. На обоих концах барабана имеются распределительные камеры 3 и 4 в виде усеченных конусов, к которым подключены элементы 2. По длине барабана 1 расположены одна или несколько (в зависимости от длины барабана) перераспределительных головок 5 аналогичной с камерами 3 и 4 конструкции. С обоих торцов барабан I закрыт крышками 6, к которым герметично присоединяются обе распределительные камеры 3 и 4. Зиги элементов 2 расположены к горинтали под углом, большим угла естественного откоса материала, а угол конусности камер 3, 4 и головок 5 меньше угла естественного откоса материала. Ввод охлаждающей, воды или другого хладагента во внутреннюю полость бараба-. на 1 осуществляется по трубе 7, которая расположена по его оси и заканчивается раЗ брызгивающим насадком 8. Регулировка уровня хладагента в барабане 1 осуществляется изменением высоты расположения отверстий 9 в крыщке 6, примыкающей к камере 4. Барабан имеет загрузочную течку 10, разгрузочный бункер II и сливную воронку 12 для воды. Тепломассообменный аппарат работает следующим образом. Охлаждаемый сыпучий материал подается при вращении барабана 1 через течку 10 в верхнюю распределительную камеру 3 и распределяется по всем тейлообменным трубчатым элементам 2. В элементах 2 он совершает сложное возвратно-поступательное движение, перемещаясь по ним и по перераспределительным головкам 5 в нижнюю камеру 4 барабана 1 и зате.м выгружается через бункер Ih Охлаждающая вода, подаваемая по трубе 7 через насадок 8, орошает теплообменные элементы 2 и стекает в нижнюю часть барабана. Уровень воды в барабане регулируется высотой расположения отверстий 9. Вода сливается через воронку 12. При вращении барабана I трубчатые элементы 2 попеременно погружаются в воду в нижней части барабана. Далее, с помощью трубчатых элементов 2 часть воды поднимается и интенсивно орошает нижерасположенные элементы 2. Углы зигов элементов 2 и конусность камер 3, 4 и головок 5 подобраны так, чтобы исключить забивание элементов материалом. Таким образом, вследствие интенсивного перемещивания охлаждаемого материала в трубчатых элементах и рациональной организации контакта этих элементов с охлаждающей водой в аппарате достигаются высокие значения коэффициентов теплопередачи. Формула изобретения 1. Тепломассообменный аппарат преимущественно для охлаждения сыпучих материалов, содержащий вращающийся барабан с трубчатыми элементами внутри для перемещения материала, расположенными вдоль барабана в диаметральных плоскостях и подключенными по концам к распределительным камерам, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждения, трубчатые элементы выполнены зигзагообразными по длине барабана и снабжены перераспределительными головками, причем головки и распределительные камеры выполнены в виде усеченных конусов. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что трубчатых элементов расположены под углом к горизонтали, большим угла естественного откоса материалат

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что распределительные камеры и перераспределительные головки выполнены с углом конусности, меньшим угла естественного откоса материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Балайка Б., Сикора К- Процессы теплообмена в аппаратах химической промышленности. М., Машгиз, 1962, с. 542-243.

2.Романков П. Г., Рашковская Н.. Б. Сушка в кнпяшем слое. М.,-Л., «Химия, 1964, с. 125, 126.

3.Горбис 3. Р. Теплообменники с проточными дисперсными теплоносителями. М.,

«Химия, 1975, с. 99.

4.Филиппов В. А. Техника и технология сушки угля. М., «Недра, 1975, с. 120-121.