Реактор для мелкодисперсных материалов

 

1. РЕАКТОР ДЛЯ №ЛКОДИС-. ПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий вращающийся диск с выступоми проницаемую для частиц вставку, расположенную над диском, отличающийс я тем, что, с целью интенсификации процесса путем увеличения эф- ,фективности теплообмена, вставка установлена свободно с возможностью ее пассивного вращения и наклонена к плоскости диска. 2. Реактор поп.1, отличающийся тем, что вставка выполнена в виде сетки. с € (Л оVb S Ло „ ., S eSSr- Pe tf - -Г а 500 Од со

ÄÄSUÄÄ 1180063 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 01 Л 8/16 и

- .1 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, /р/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ / \ (56) Авторское свидетельство СССР

У 587986, кл. В 01 J 8/44, 1973.

Авторское свидетельство СССР

9I 623094i кл. F 27 В 15/00, 1977.

:В» (21) 3450236/23-26 (22) 09.06.82 (46) 23.09.85. Бюл. М- 35 (72) Н.В.Антонишин, В.С.Никитин и О.Г.Мартынов (71) Ордена Трудового Красного

Знамени. институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова (53) 66.096.5(088.8) (54)(57) 1. РЕАКТОР дЛЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий вращающийся диск с выступом и проницаемую для частиц вставку, расположенную над диском, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса путем увеличения эффективности теплообмена, вставка установлена свободно с возможностью ее пассивного вращения и наклонена к плоскости диска.

2. Реактор по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что вставка выполнена в виде сетки.

11800б3 2

1

Изобретение относится к аппара- . там для обработки дисперсных материалов в режиме псевдоожижения и может быть применено, например, в химической промышленности при про5 ведении высокотемпературных реакций.

Цель изобретения — интенсификация процесса путем увеличения эффективности теплообмена.

На чертеже изображен предлагаемый реактор, продольный разрез, Реактор содержит камеру 1 с дисперсным материалом 2, вставку 3 и фигурный выступ 4, закрепленный на вращающемся диске 5.

Реактор работает следующим образом.

При вращении диска 5 слой материала 2 приходит во вращение. Выступ 4 как плуг приподнимает одну часть слоя за другой. Чередование этих приподниманий и спусков вызывает вибрацию в слое.

Дисперсный материал интенсивно перемешивается с потоком газа, фильтруемого сквозь слой. Из-за трения дисперсного материала о стенку и вихревого движения газовой фазы создаются большие относительные скорости, обеспечивающие высо30 кие коэффициенты массообмена.

Наличие вставки 3, например, в виде сетки, не препятствующей проникновению сквозь нее частиц, делит слой на две зоны. В нижней зоне 35 частицы совершают колебательное движение по вертикали, на которое накладывается интенсивное вращательное движение с линейными скоростями 10-20 м/с и выше, что максималь 40 но интенсифицирует массообмен. В верхней зоне вставка 3 погашает вращательную составляющую скорости частиц, оставляя неизменной их колебательную составляющую, что сохраняет такие же высокие значения локальных коэффициентов теплообмена, как и в нижней части.

Таким образом, под вставкой 3 образуется с известными свойствами вибровращающийся слой, а над вставкой 3 — виброкипящий слой, отличающийся от классических виброслоев высокой однородностью и отсутствием застойных зон. 55

Эти отличия верхней зоны делают целесообразным использование ее в качестве теплообменной зоны, размещение теплообменников в которой является более эффективным, чем в нижней, вследствие больших интеграль. ных коэффициентов теплообмена из-за отсутствия тылового пузыря газа возле теплообменников и равномерного омывания их слоем. В качестве теплообменных элементов в реакторе могут использоваться стенки камеры, диск, вставка, а также тот или иной, например трубчатый теплообменник, погружаемый в верхнюю зону слоя.

Как показывают эксперименты в вибровращающемся слое при условии равномерного омывания (плоский датчик, ориентированный по линиям тока) достигается коэффициент локального теплообмена 450-500 Вт/м К.

У трубчатого теплообменника, имитируемого цилиндрическим датчиком, коэффициент локального теплообмена в лобовой части такой же, а в тыловой, где образуется из-за высокой линейной скорости вращательного движе ния частиц газовый пузырь, коэффициент локального теплообмена не превышает 100-.150 Вт/м К. В целом для трубчатого теплообменника коэффициент интегрального теплообмена не превышает 300-350 Вт/м К.

Такая картина имеет место для вибровращающегося слоя без вставки или для вибровращающегося слоя с вставкой 3 для нижней зоны.

В верхней зоне коэффициент интегрального теплообмена в силу равномерного обтекания достигает 400430 Вт/м К. Наличие вставки 3, особенно установка ее с возможностью вертикального вибрирования или же с возможностью ее наклона к плоскости диска, а также упругое ее выполнение. способствует устранению прослойки газа между слоем и диском. При высоких скоростях вращения, требуемых интенсификацией массообмена, слой дисперсного материала опирается только на выступ 4, так как за один период обращения слой под действием силы тяжести не успевает упасть на диск 5. При использовании диска

5, как теплообменника, возникающая прослойка газа резко снижает интенсивность теплообмена ° Вставка 3 создает дополнительную механическую силу реакции, принудительно удерживающую слой 2 возле диска 5.

Выполнение вставки 3 вращающейся способствует повышению равномернос1180063

Составитель Н.Кацовская

Редактор Аг.111андор Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Черни

Заказ 5790/6 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти гидродинамики верхней зоны и обмену частиц между эрнами. Скорость вращения вставки определяется возникновением тыловых газовых пузырей возле теплообменных поверхностей и зависит от скорости вращения диска и инерционных свойств частиц материала.

Как всякий виброслой, верхняя эона оказывает насосное действие на объем газового агента, поэтому в определенном диапазоне рабочих скоростей газа нет необходимости в использовании воздуходувок или вентиляторов: слой сам засасывает газ, подаваемый на диск.

Таким образом, комбинация двух разновидностей слоев — вибровра4 щающегося и виброслоя — делает очень перспективным использование предлагаемых реакторов для проведения экзотермических реакций. В нижней зоне создаются условия для максимально возможной интенсивности массообмена. Тепло реакции отводится через охлаждаемые стенки камерьи диск, теплообменник,.погру10 женный в верхнюю зону, а также через вставку, выполненную в виде теплообменника. Наличие этой вставки создает условия для непрерывного омывания слоем всех этих те-. плообменных элементов, что исключает перегревы, повышает надежность ,системы охлаждения и ее интегральную эффективность теплоеъема.