Теплообменный аппарат для термообработки сыпучих материалов

 

Союз Советскик

Социалистнческнх

РеспуЬлик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t

Р М К з

28 D 7/06

//Г 26 В 17/12

Р 28 С 3/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.0383. Бюллетень Мо 9 (53) УДК621. 565..94(088.8) Дата опубликования описания 070383

В.М. Вирченко, Е.В. Донат и A.Ã. Гаврилов т, „:з

/

Сумский филиал Харьковского ордена Jle " "Т»;,,;

l политехнического института им. В.И. Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ТЕПЛООВМЕННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ TEPNOOEPAEOTKH

СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ i0

Изобретение относится к теплообменным устройствам, предназ наченным для термообработки сыпучих материалов.

Известен теплообменный аппарат для охлаждения и обеспыливания зернистых материалов, содержащий вертикальный корпус, внутри которого расположены одна над другой горизонтальные полки с отверстиями, смещенные одна относительно другой.

Полки прикреплены к внутренней стенке корпуса аппарата одной стороной с образованием между стенкой и другой стороной канала для перетекания материала на нижележащую полку. Под каждой полкой расположены воздухораспределители, в которые вентилятором нагнетается воздух для охлаждения, проходящий затем через отверстия в полке и слой материала. На кон. цах каждой из полок шарнирно закреплены регулирующие элементы, которые обеспечивают накопление на полке определенного количества материала и отвод охлажденных гранул Г 11.

Данный аппарат работает неэффективно, поскольку требует большого расхода воздуха из-за однократного взаимодействия его с материалом.

IKpoMe того, этот аппарат отличается сложностью устройства и большой металлоемкостью. Регулирующие элементы не могут пропускать крупные включения, поэтому решетки легко забивают ся и аппарат неэффективно охлаждает зернистый сыпучий материал.

Известен теплообменный аппарат для термообработки сыпучих материалов, содержащий шахту и теплообменные секции, расположенные с чередованием на противоположных стенках с заданным шагом по ее высоте и выполнение в виде Ц -образных труб, снабженных поперечными пластинча;ыми ребрами и закрепленных на стенке шахты с помощью съемных трубных ре20 щеток (2

Недостаток данного аппарата заключается в низкой эффективности работы, а именно: материалы, имеющие крупные включения, забивают зазоры между ребрами теплообменника, э результате чего растет гидравлическое сопротивление, нарушается перераспределение воздуха внутри шахты, вследствие чего большая часть воздуха идет вне ребер, а поэтому падает эффективность псевдоожижения материа1002794 ла, а значит и эффективность его охлаждения.

Данное устройство характеризуется также низкой эффективностью исполь. зования теплообменной поверхности, так как для ликвидации уноса материала в аппарате необходимо поддерживать небольшие скорости циркуляции воздуха, а значит высота псевдоожиженного слоя материала в этом случае должна быть небольшая, следо- 10 вательно, он должен контактировать с ребрами на очень малой высоте, и значит ребра с большой высотой не экономичны, что ограничивает размеры теплообменной поверхности. В результате этого. для охлаждения материала необходимы большие расходы воды.

Крупные частицы материала в аппарате контактируют с мелкими во вре- 20 мя всего процесса охлаждения, а так как они охлаждаются намного медленее, чем мелкие, следовательно, они в процессе контакта с мелкими отдают им тепло, снижая эффективность процесса охлаждения в целом.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и экономичности теплообменного аппарата.

Цель достигается тем, что в теплообменном аппарате для термообработки сыпучих материалов, содержащем шахту и теплообменные секции, расположенные с чередованием на противоположных стенках с заданным шагом по ее высоте и выполненные в виде З

0 -образных труб, снабженных поперечными пластинчатыми ребрами и закрепленных на стенке шахты с помощью съемных трубных решеток, ребра в каждой секции на участках, вы- 40 ступающих за пределы U -образных труб, выполнены разновеликими, уменьшающимися в направлении от трубной решетки,.и снабжены направляющими элементами, расположенными с 45 заданным уклоном, при этом к средней части ребер, размещенной между трубами, прикреплены дополнительные направляющие элементы с тем же уклоном, что и основные, но направленные в сторону трубной решетки, причем аппарат дополнительно содержит охладитель,"подсоединенный к шахте со стороны межсекционного пространства.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый теплообменный аппарат, на фиг. 2 — одна из теплообменных секций предлагаемого теплообменного аппарата, на фиг. 3 - то же, вид в плане.

Теплообменный аппарат содержит 60 шахту 1, теплообменные секции 2, выполненные в виде Ц -образных труб

3, снабженных пластинчатыми ребрами 4 и закрепленных на стенке шахты с помощью съемных трубных решеток

5, направляющие элементы 6, дополнительные направляющие элементы 7, охладитель 8, с установленными внутри форсунками 9 и наклонными полками 10, присоединенный к питателю 11. Шахта снабжена патрубком 12 для подвода горячего сыпучего материала, патрубком 13 для подвода охлаждающего воздуха, патрубком 14 для отвода пыли, патрубком 15 для отвода крупных частиц сыпучего материала, питателем 16 для отвода охлажденных частиц сыпучего материала.

Аппарат работает следующим образом.

Горячий материал по патрубку 12 поступает на наклонные элементы 6 ребер 4 в верхней части шахты. Крупные частицы удаляются по наклонным элементам 6 без провала и о инерции попадают в охладитель 3, где орошаются водой форсунками 9 и, проходя по наклонным полкам 10, охлаждаются, отводятся из охладителя 8 питателем 11. Мелкие частицы (основ. ная фракция охлаждаемого материала) равномерно распределяется в зазорах между ребрами 4 и поступает на нижерасположенную секцию аналогичным образом. С последней ребристой секции материал поступает в питатель

16 и выводится из шахты 1. Воздух для охлаждения подается из атмосферы через патрубок 13 в нижнюю часть шахты и просасывается через него вентилятором высокого давления, установленным после пылеуловителей (на фиг. 1 не показаны ). Материал, движущийся по направляющим элементам б секций 2, интенсивно продувается восходящим потоком воздуха. Холодная вода, циркулирующая по 0-образным трубам 3 секций 2, охлаждает поверхность ребер 4 с наклонными элементами б, 7. Последние интенсивно принимают тепло от движущегося по ним горячего материала. Нагретый воздух поступает в пылеуловители (не показаны ) и выбрасывается в атмосферу.

В предлагаемом теплообменном аппарате устраняется забивка крупными частицами ребер, так как наклонные элементы в верхней части ребер, смещенные по высоте и длине один относительно другого, установленные под углом, обеспечивающим перетекание материала, образуют поддерживающую решетку, провальную для мелких частиц (основной фракции охлаждаемого материала) и беспровальную для крупных Я з 50-60 мм). Так как крупные частицй имеют большую массу, чем мелкие, то и их энергия выше. Поэтому при переходе с одного наклонного элемента на другой они по инерции пролетают большее расстояние, чем . мелкие. Наклонные элементы в верх,ней части ребер смещены по длине

1002794 на расстояние, меньшее длины полета частиц размером д Э =50-60 мм что исключает провал крупных частиц в щели между наклонными участками.

Крупные частицы сбегают по наклонным элементам и по инерции попадают в охладитель, где они через форсунки орошаются водой и, двигаясь по наклонным полкам, охлаждаются. Мелкие частицы (Йэ50-60 мм), длина полета которых по инерции при перете- 1О канин с одного наклонного элемента на другой меньше расстояния по длине между пластинами, проваливаются и движутся в пространстве между ребрами по средним и нижним наклонным 15 участкам, и попадают на следующую теплообменную секцию.

Для равномерного распределения охлаждаемого материала (мелких частиц в пространствах между ребрами расстояния по длине между наклонными элементами в верхней части ребер теплообменной секции распределены неравномерно, но во всех положениях они меньше длины полета частиц

49= 50-60 мм. При этом минимальный размер устанавливается между первым и вторым наклонными элементами, так как в этом месте проходит наибольший ,объем материала. A размер между последним и предпоследним наклонными элементами максимальный, но не больше длины полета по инерции частиц — 50-60 мм. Это практически исключает проскок мелких частиц в охладитель, предназначенный для охлаждения крупных частиц d>7r50-60 мм. -Р

Размер между последним наклонным эле ментом и боковой стенкой вертикальной шахты меньше длины полета по инерции частиц размером d = 50-60 мм. 40

Все эти размеры для каждого конкретного материала определяются опытным путем. Расстояние по длине между наклонными элементами в верхней части ребер для теплообменных секций, рас. положенных ниже постоянно, так как наклонные элементы в нижней части ребер секций обеспечивают равномерное распределение материала на ниже рас- положенных секциях. Эти расстояния также определяются экспериментально.

Расстояние же между последним наклонным элементом в верхней части ребер и боковой стенкой вертикальной шахты в 1,5-2,0 раза больше среднего размера частиц охлаждаемого материала, но не менее 10-15 мм.

Смещение наклонных элементов в верхней части ребер по высоте Н да1 ет возможность регулировать живое сечение для прохода охлаждающего воздуха. А это позволяет увеличивать расход воздуха без повышения пылеуноса, следовательно, можно снизить расход воды на охлаждение и снимать больше тепла воздухом.

Таким образом, предлагаемый аппарат имеет следующие преимущества по сравнению с известными: отсутствие расхода сжатого воздуха на дополнительную перекачку продукта, отсутствие расхода электроэнергии на подачу сжатого воздуха для перекачки, уменьшение металлоемкости и энергоемкости аппарата, отсутствие потерь продукта со сбросами в атмосферу, отсутствие вращающихся частей и разрушение фундамента в результате вибрации привода. формула изобретения

1. Теплообменный аппарат для термообработки сыпучих материалов, со держащий шахту и теплообменные секции, расположенные с чередованием на противоположных стенках с заданным шагом по ее высоте и выполненные в виде Ц -образных труб, снабженных поперечными пластинчатыми ребрами и закрепленных на стенке шахты с помощью съемных трубных решеток, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и экономичности, ребра в каждой секции на участках, выступающих за пределы ц -образных труб, выполнены разновеликими, уменьшающимися в направлении от трубной решетки, и снабжены направляющими элементами, расположенными с заданным уклоном, при этом к средней части ребер, размещенной межд; трубами, прйкреплены дополнительные направляющие элементы с тем же уклоном, что и основные, по направленные в сторону трубной решетки.

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что он дополнительно содержит охладитель, подсоединенный к шахте со стороны межсек-. ционного пространства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент франции Р 2055215, кл. F d 15/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2870608, кл.Г 25 D 1/00, 1980.

1002794

1002794

Ф

Х

4Ь/йФУ /ФЖ

Составитель Т, Юдина

Редактор С. Тимохина Техред A.дч Корректор E. Рошко

Заказ 1526/17 Тираж б70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4