Тепломассообменный аппарат

 

тЕПломАССооБМЕнныйАППАРАТ, включающий наклонно установленный с возможностью качания корпус прямо- N г 2 3 V угольного сечения, внутри которого под углом друг к другу установлены перегородки, образуницие зигзагообразный канал, патрубки для ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью повьшения зффективности процесса за счет улучшения условий отделения гранулированного материала от жидкости, патрубок для ввода rpat нулированного материала размещей в нижней части корпуса, а угол между смежными перегородками составляет ..рт 130 до 150°. ь Ф14г.1 2.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Я0„„1088188 4 в 01 л 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗ06РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ (21) 3245832/23-26 ,(22) 03.02.81 (46) 23.12.88. Бюл. N- 47 (72) В.М.Макаров и В.А. Форстман (53) 66.Î15.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 422435, кл. В 01 J 47/00, 1970.

Патент Японии У 55-332, кл.В 01 J 20/34, 1980. (54) (57) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, включающий наклонно установленный с возможностью качания корпус прямо- угольного сечения, внутри которого под углом друг к другу установлены перегородки, образующие зигзагообразный канал, патрубки для ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ,процесса за счет улучшения условий отделения гранулированного материала от жидкости, патрубок для ввода rpav нулированного материала размещен в нижней части корпуса, а угол между смежными перегородками составляет от:

130 до 150о.1088188

Изобретение относится к области химической промышленности и смежным отраслям и может быть использовано при аппаратурном оформлении тепломассообменных процессов с участием гранулированных частиц, например для получения ядерного гранулированного топлива.

Известен массобменный аппарат, включающий вращающийся корпус, внутри которого размещена винтовая перегородка, приспособления для ввода и вывода жидкости и гранулированного материала. 15

Недостатком описанного устройства является низкий коэффициент заполнения гранулированным материалом и, следовательно, низкий выход продукта на единицу его рабочего объема.

Это обусловлено тем, что коэффициент заполнения корпуса устройства не превышает 10-15Х а для материала с высокой сыпучестью 5-lOX. Низкая удельная производительность, а следо-25 вательно, большие размеры и металлоемкость устройства, ограничивает его применение для аппаратурного оформления тепломассообменных процессов, особенно в технологии получения ядер-3О ного топлива, где размеры рабочих камер аппаратов ограничены требования.ми ядерной безопасности.

Известен теплообменный аппарат, включающий наклонно установленный с возможностью качания корпус прямоугольного. сечения, внутри которого под углом друг к другу установленыперегородки, образующие зигзагообразный канал, патрубки ввода и вывода фаз.

В известном устройстве происходит перемещение гранул малой механической прочности вдоль наклонного корпуса сверху вниз. Взаимное размещение пе- 145 регородок в корпусе не обеспечивает подъема гранулированного материала и отделения его от жидкости.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет улучшения условий отделения гранулированного материала от жидкости.

Эта цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем наклонно установленный корпус . прямоугольного сечения, внутри которого под углом друг к другу установлены перегородки, образующие зигзагообразный канал, патрубки для ввода и вывода фаз, согласно изобретению, патрубок ввода гранулированного материала в нижней части корпуса, а угол между смежными перегородками составляет от 130 до 150

На фиг.l показан аппарат, план; на фиг.2 — то же, продольный разрез; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.1 в момент поворота корпуса.

Аппарат включает. корпус 1 с перегородками 2 и 3 и патрубки ввода жид- ких и (или) газообразных реагентов (на чертеже не показаны).

Перегородки 2 и 3 образуют внутри корпуса зигзагообразный канал, акаждая смежная их пара образует угол, направленный вершиной в сторону узла загрузки гранул, Корпус установлен на раме и соединен с механизмом привода и сообщен с патрубками ввода 4 и вывода 5 материала. Соседние перегородки вместе со стенками корпуса, обра-, зуют клинообразные ячейки зигзагообразного канала, которые сообщаются между собой через сужение. Ширина сужения ячейки составляет от 0,1 до

0,25 максимальной ширины канала.

Работа устройства поясняется схемой движения гранул в продольной и поперечной плоскости сечения корпуса, приведенной на фиг.2. При повороте корпуса на угол c(слой частиц перемещается в поперечной плоскости в его нижнюю часть. Затем, при повороте корпуса на 180 (в случае вращения в одном направлении) или при повороте против .часовой стрелки (в случае колебальных движений корпуса) слой частиц переместится в противоположную ячейку. При этом продольное перемещение гранул в зигзагообразном канале формируется с помощью направляющих перегородок 2 и 3. На фиг.2 выделены двойной штриховкой две клинообразные ячейки канала "Б" и "Г". При каждом повороте плоского корпуса на угол слой частиц перегружается через узкую часть верхнего ряда клинообразных ячеек канала в следующие за ними по длине корпуса нижние ячейки.При этом материал.из ячеек -"Б" и "Г" переместится в ячейки "В" и "Д", При последующих наклонах корпуса материал движется в зигзагообразном канале корпуса вдоль его продольной оси.

Стенки корпуса могут быть выцолнены в виде плоских или слегка изогнутых, попарно эквидистантных поверх8

4 в плоскости перпендикулярной продольной оси аппарата.

Коэффициент заполнения гранулами корпуса тепломассообменного аппарата предлагаемой конструкции при фиксированной производительности может регулироваться в довольно широких пределах путем изменения скорости поворотов или,вращения корпуса. Оптимальная величина коэффициента заполнения для сыпучих продуктов с различными характеристиками составляет от 0,2 до 0 5.

В тепломассообменном аппарате предлагаемой конструкции могут быть использованы известные узлы загрузки и выгрузки гранул, подвода и отвода жидкой или газовой фазы, нагрева или охлаждения.

В качестве механического привода для приведения в движение корпуса может быть использована любая известная механическая система, обеспечивающая медленное качание или вращение корпуса вокруг его продольной оси.

Проведенные испытания предлагаемо-. го устройства с использованием частиц с различными характеристиками в жидкой и газовой фазах показали высокую универсальность предложенной конструкции и надежность перемещения гра нул с низкой механической прочностью и любым гранулометрическим составом в тепломассообменных процессах.

Предлагаемое устройство для перемещения гранулированных частиц в тепломассообменных аппаратах сохраняет достоинства, которыми отличается вращающийся барабан с винтовой перегородкой. В предложенном аппарате достигается воэможность устойчивого перемещения частиц малой механической прочности и различного гранулометрического состава без истирания и иска.жения формы, регулирование времени пребывания частиц в аппарате, а также перемещение материала горизонтально или с некоторым подъемом вверх с отделением жидкой фазы.

Дополнительное преимущество пред-. лагаемого устройства состоит в возможности создания на его основе аппаратов большой единичной мощности при сохранении ядернобезопасной геометрии, что имеет большое значение в случае производства топлива из вто-.

:ричного высокофонового ядерного горючего.

3 108818 ностей. Наиболее целесообразное отношение высоты поперечного сечения корпуса к его ширине составляет от 0,1 до 0,4.

Угол р между смежными перегородками, формирующими зигзагообразный канал, составляет от 130 до 150о. При этом обеспечивается устойчивое пере-. мещение частиц с небольшой сыпучестью 10 (например гелевых .частиц), и частиц с высокой сыпучестью (спеченного, микросферического ядерного топлива)„ как в жидкой, так и в газовых фазах.

При угле р в пределах от 130 до 150 15 можно проводить перемещение частиц в

/ тепломассообменных процессах, как при горизонтальном, так и при наклонном расположении продольной оси корпуса.

Угол наклона оси, который дает воз- 20 можность проводить отделение гранул от жидкости в массообменных процессах с участием жидкой фазы, составляет

8-12 ..

При проведении тепломассообменных 25 процессов с участием сыпучих гранул в газовой фазе возможны диапазон изменения угла р расширяется и.составляет от 90 до 180о.

Для уменьшения нежелательных пере- 30 мещений гранул в обратном направле-: нии, а также для улучшения перемещения их слоя длина перегородок в корпусе такова, что каждая из них перекрывает от 0,6 до 11,85 площади егопоперечного сечения, а ширина сужений зигзагообразного канала составля-, ет от 0,1 до 0,25 ширины канала у бо-. ковых продольных стенок. Такое взаимное расположение перегородок обеспечит также снижение продольного перемещения жидкой фазы при проведении массообменных процессов (например при отмывке гелевых гранул водным раствором).

Угол a(поворота корпуса вокруг продольной оси, необходимый для ус-тойчивого скольжения внутри аппарата слоя частиц,,зависит от их сыпучести и составляет 10-15 для гладких сфе-: о

50, рических частиц, 30-40 — для геле вых гранул, находящихся в водном растворе.

Для снижения угла поворота корпуса . или в случае необходимости повышения эффективности перемешивания частиц в, слое на корпус могут быть наложены дополнительные вибрационные колебания

1088188

Фиг.Г

Корректор M.ÂàñHëüåâà

Заказ 7101 Тираж 519 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Ходанич

Гранулах