Устройство для теплоснабжения технологических объектов

 

Изобретение относится к устройствам для переработки пластмасс и может быть использовано для нагрева и охлаждения элементов технологических линий на базе червячных экстру-- деров, валковых машин, а также агрегатов в химической, пищевой и других отраслях промьштленности. Цель изобретения - повышение производительности технологических объектов за счет интенсификации процесса теплообмена. Для этого устройство содержит нагревательно-охлаждающий элемент. Он . , смонтирован с возможностью контактирования с технологическим объектом и связан со средством для циркуляции теплоносителя. Последнее размещено в емкости с теплоносителем. Устройство содержит источник охлаждения, который размещен в емкости. Средство для циркуляции теплоносителя выполнено в виде приводного барабана. Он.установлен с возможностью вращения и механически связан с электродвигателем . Нагревательно-охлаждающий эле--, мент выполнен в виде бесконечных замкнутых витков лент с капиллярно-пористой структурой. Они смонтированы с возможностью охвата технологического объекта и приводного барабана.о Устройство дополнительно снабжено размещенным в емкости источником нагрева . При вращении приводного барабана ленты приводятся в движение, насьш аются теплоносителем в емкости, транспортируют теплоноситель из емкости к технологическому объекту. Затем они скользят по его поверхносгти, вновь опускаются в емкость с теплоносителем , замыкая контур циркуляции теплоносителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. о (Л ю со 1ЧЭ р5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

tl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 >

Бф, ° (21) 4163614/23-05 (22) 19.12.86 (46) 30,04.88. Бюл. В 16 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластических масс, резины и искусственной кожи (72) Е.В. Климкин, В.П. Баско, Е.Д. Скачков и Л.В. Чижская (53) 678.057.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 376238, кл. В 29 В 7/82, 1981 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 678265, кл. F 28 F 27/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к устройствам для переработки пластмасс и мо. жет быть использовано для нагрева и охлаждения элементов технологических линий на базе червячных экстру- деров, валковых машин, а также агрегатов в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение производительности технологических объектов за счет интенсификации процесса теплообмена.

Для этого устройство содержит нагре„„SU„„> 392326 А 1 (дд F 28 F 27/00, В 29 В 7/82, В 29 С 47/88 // В 29 L 22:00, 23:00. вательно-охлаждающий элемент. Он смонтирован с возможностью контактирования с технологическим объектом и связан со средством для циркуляции теплоносителя. Последнее размещено в емкости с теплоносителем. Устройство содержит источник охлаждения, который размещен в емкости. Средство для циркуляции теплоносителя выполнено в виде приводного барабана. Он. установлен с возможностью вращения и механически связан с электродвигателем. Нагревательно-охлаждающий эле» . мент выполнен в виде бесконечных замкнутых витков лент с капиллярно-по" ристой структурой. Они смонтированы с возможностью охвата технологического объекта и приводного барабана. "

Устройство дополнительно снабжено размещенным в емкости источником нагрева. При вращении приводного барабана ленты приводятся в движение, насыщаются теплоносителем в емкости, транспортируют теплоноситель из емкости к технологическому объекту.

Затем они скользят по его поверхнос-..-. ти, вновь опускаются в емкость с теплоносителем, замыкая контур циркуляции теплоносителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1392326

Изобретение относится к устройствам ля теплоснабжения технологических бъектов для переработки пластических ,масс и может быть использовано для нагрева и охлаждения элементов технологических линий на базе червячных экструдеров, валкавых машин, а также различных агрегатов в химической, пищевой и других отраслях промышленнос;ти.

Цель изобретения " повн ение npoi изводительности технологических объ-! ектов за счет интенсификации процесса теплообмена, На фиг. 1 изображено устройство цля теплоснабжения технологических

1 . объеKToB например валка; на фиг. 2— разрез A-А на фиг. 1„ на фиг. 3— устройство для теплоснабжения технологических объектов, например экструдируемой пластмассовой трубы; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3.

Устройство для теплоснабжения технологических объектов содержит нагревательно-охлаждающий элемент. Он смонтирован с возможностью контактирования с технологическим объектом и связан с размещенным в емкости 1 с теплоносителем средством для циркуляции теплоносителя. Устройство содержит установленный в емкости 1 с теплоносителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источник 2 охлаждения. Он выполнен в виде элемента охлаждения. Средство для циркуляции теплоносителя выполнено н вице приводного барабана 3, установленного с возможностью его вращения и механически связанного с. . электродвигателем 4, которым снабжено устройство. Нагревательно-охлаждающий элемент выполнен в виде бесконечных замкнутых витков лент 5 с капиллярно-пористой структурой для смачивания их теплоносителем, смонтированных с возможностью охвата технологического объекта и приводного барабана 3.

Устройство дополнительно снабжено размещенным в емкости 1 с теплоносителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источником нагрева. Он выполнен в виде элемента б нагрева. В варианте выполнения устройства приводной барабан 3 снабжен гребным винтом 7. Приводной барабан 3 выполнен с рифленой наружной поверхностью. Он уста5

55 новлен в направляющих 8 и связан с электродвигателем 4 посредством оси

9 с уплотнением 10. Гребной винт 7 жестко закреплен на оси 9. Ленты

5 могут быть выполнены из натуральных тканых материалов, например мешковины.

Устройство содержит также датчик

11 температуры для измерения температуры наружной поверхности технологического объекта, например валка 12.

Он смонтирован с возможностью вращения (привод не показан). Датчик 11 температуры через регулятор 13 тем- пературы соединен с электродвигателем 4„ а также элементами нагрева б и охлаждения 2. Валок 12, как технологический объект, снабжен цапфами

14 и 15. Последние установлены с возможностью вращения в подшипниках 16 и 17 скольжения соответственно. Внутренняя полость валка 12, включая цапфу 15, выполнена герметичной, стенки ее покрыты пористым веществом 18, пропитанным рабочей жидкостью, например этиловым спиртом, что обуславливает теплопередачу внутри валка 12 по принципу тепловой трубы. Валок 12 снабжен также по меньшей мере одним черпаком 19 для перелива избытков рабочей жидкости из его рабочей части в теплообменный участок цапфы 15 в режиме нагрева валка 12.

При выполнении технологического объекта в виде экструдируемой трубы ленты 5 смонтированы с возможностью охвата приводного барабана 3 и экструдируемой трубы. Для более полного охвата экструдируемой трубы устройство дополнительно снабжено направляющими осями 20 ° Для устранения смещения замкнутых витков лент 5 в результате осевого перемещения экструдируемой трубы на приводном барабане 3 выполнены ограничительные буртики 21.

Устройство работает следующим образом.

При выполнении технологического объекта в виде вращающегося валка

12 включается источник 6 нагрева, а приводной барабан 3 приводится во вращение от электродвигателя 4, причем направления вращения валка 12 и приводного барабана 3 противоположны.

Рифленая наружная поверхность приводного барабана 3 исключает возможность проскальзывания по ней ленты 5, 3 1392326 4 в результате чего обеспечивается проскальзывание ленты 5 по гладкому теплообменному участку цапфы 15.

Капиллярно-пористая структура лен5 ты 5, насыщенная разогреваемым в емкости,1 те плана сителем, транспортирует ега к более холодной цапфе 15, температура которой в результате теплообмена с теплоносителем повышается.

При этом в цапфе 15 происходит испарение рабочей жидкости, которой пропитано пористое вещество 18 во внутренней полости валка 12. Пары рабочей жидкости- перемещаются в рабочую часть валка 12, конденсируются там на его стенках, отдавая полученное тепло, и конденсат стекает в нижнюю часть валка 12. За счет вращения валка 12 черпаком 19 конденсат непре- 2() рывно переливается из рабочей части валка 12 в цапфу 15, замыкая контур циркуляции рабочей жидкости внутри валка 12.

Одновременно с приводным бараба- 25 ном 3 в емкости 1 с теплоносителем вращается жестко закрепленный на оси

9 гребной винт 7. Благодаря этому абе. спечивается циркуляция теплоносителя внутри емкости 1, чта интенсифицирует теплаотдачу на поверхностях источников охлаждения 2 и нагрева 6 и способствует выравниванию температуры по объему теплоносителя в емкости 1.

Это интенсифицирует теплообмен в уст35 ройстве и увеличивает производительность технологического объекта, т.е. валка l2.

При необходимости охлаждения рабочей поверхности валка 12 выключается 4О источник 6 нагрева и включается источник 2 охлаждения, температура теплоносителя в емкости 1 понижается. B результате теплообмена между теплоно.сителем, заполняющим капиллярно-пори- 45 стую структуру ленты 5, и цапфой 15 температура последней снижается и на ее внутренней стенке начинает конденсироваться рабочая жидкость, имеющаяся во внутренней полости валка 12.

Конденсат стекает самотеком из полос«50 ти цапфы 15 в рабочую полость валка

12, где испаряется, замыкая контур циркуляции рабочей жидкости внутри валка 12. Применение принципа тепловой трубы для теплопередачи внутри валка 12 обеспечивает равномерность и высокую точность поддержания температуры на его рабочей поверхности.

В случае автоматического регулирования температуры рабочей поверхно сти валка 12 сигнал от датчика 11 температуры поступает на регулятор

13 температуры, управляющий включением источников нагрева 6 и охлаждения 2, а также скоростью вращения электродвигателя 4, приводного барабана 3. При этом регулирование осуществляется изменением как температуры теплоносителя в емкости 1, так и интенсивности теплообмена между теплоносителем и технологическим объектом, т.е. валком 12, за счет изменения скорости движения лент 5 с капиллярно-пористой структурой.

При использовании устройства в качестве теплоносителя может применяться кремнийорганическая жидкость, например сопалимер-5, работающая в интервале температур 15-250 С, а в качестве лент 5 с капиллярно-пористой структурой — полости углеграфитной ткани типа УГТ-2, имеющей низкие коэф. фициенты трения скольжения по поверхности технологического объекта. Движение замкнутых витков лент 5 осуществляется с линейной скоростью в пределах 0,1 — 1,0 м/с.

Благодаря хорошей смачиваемасти лент 5 теплоносителем в емкости 1 происходит быстрое насыщение им пор лент 5 и удержание в порах при транспортировке из емкости 1 к технологическому объекту. При скольжении лент па поверхности технологического объекта происходит теплообмен между последним и насыщающим ленты 5 теплоно" сителем, сопровождающийся интенсивным массообменам внутри лент 5 за счет капиллярных сил и разности температур ча их внутренних и наружных поверхностях, возникающей при нагреве или охлаждении технологического объекта в зависимости от режима ега работы.

Tjncrre выхода участка ленты 5 из контакта с технологическим объектом вследствие тепломасообменных процессов в емкости l температура теплоносителя в парах вновь принимает значение, соответствующее его температуре в емкости 1, и участок ленты 5

BHGBb поступает к технологическому объекту, замыкая контур циркуляции.

Вследствие изменения линейной скорости движения лент 5 соответственно изменяется скорость. протекания ука1392326 эанных процессов в ленте 5 и на пов рхности валка 12, чем регулируется и тенсивность теплообмена теплоноси-. т ля с технологическим объектом, т. е. валком 12 в данном случае.

В результате непрерывного скольжения лент 5 по поверхности технологического объекта на этой поверхности

Не образуются продукты разложения щ

1 еплоносителя или другие отложения, ухудшающие тенлопередачу, как это меет место при других способах подачи теплоносителя к технологическому объекту. Кроме того, при подаче теплоносителя с помощью лент 5 с капиллярно-пористой структурой происходит непрерывное механическое разрушение пристенного ламинарного слоя тепло-! ! носителя на теплообменной поверхнос-! ти технологического объекта движу щейся лентой 5.. Ликвидация этого слоя, являющегося основным термическим сопротивлением на пути теплового потока, способствует интенсификации процесса теплообмена.

При выполнении технологического объекта в виде экструдируемой трубы

22, она перемещается в осевом направлении, а приводной барабан 3 приводится во вращение электродвигателем

4. B результате приводятся в движение ленты 5, в порах которых производится транспортировка теплоносителя из емкости 1 к поверхности трубы 22. Вследствие контакта теплоносителя с трубой

22 и тепломассообменных процессов в порах лент 5 при ее погружении в емкость 1, теплота отводится от трубы

22 к теплоносителю в емкость 1. Посто- янство температуры теплоносителя в емкости 1. в установившемся режиме работы устройства подцерживается с помощью источника 2 охлаждения, выполненного, например, в данном случае в виде змеевиковых теплообменников.

Гребной винт 9 обеспечивает циркуляцию теплоносителя внутри емкости, чем интенсифицируется теплообмен между лентами 5 и источником 2 охлаждения.

5О

Вода, использованная в данном случае в качестве теплоносителя, не сма" чивает трубу 22. Поэтому .в случае охлаждения трубы 22 путем раэбрызгиI вания воды не обеспечивается контакт 55 между теплоносителем и трубой 22 пд всей поверхности, что ухудшает тепло обмен, При охлаждении трубы 22 в сплошном. . объеме воды значительно увеличиваются расход теплоносителя и массогабаритные показатели устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно интенсифицировать теплообмен, что при заданных габаритных размерах устройства ведет к увеличению производительности, отказаться от применения громоздких средств транспортировки теплоносителя из емкости к технологическому объекту (насоса, трубопроводов, запорной арматуры), осуществить теплоснабжение движущихся технологических объектов, совершающих как врашательное, .так и поступательное движения. При этом в технологическом обьекте не требуется выполнять традиционные теплообменные каналы для теплоносителя, что упрощает его конструкцию и снижает стоимость. Исключение трубопроводов и арматуры, помимо упрощения конструкции устройства, позволяет снизить теплопотери,в окружающую среду.

Формула изобретения

1. Устройство для теплоснабжения технологических объекгов, содержащее нагревательно-охлаждающий элемент, смонтированный с возможностью контак тирования с технологическим объектом и связанный со средством для циркуляции теплоносителя, размещенным в емкости с теплоносителем, и установленный в емкости с теплоносителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источник охлаждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности технологических объектов эа счег интенсификации процесса теплообмена, средство для циркуляции теплоносителя выполнено в виде приводного барабана, установленного с возможностью вращения и механически связанного с электродвигателем, которым снабжено устройство, а нагревательно-охлаждающий элемент выполнен в виде бесконечных замкнутых витков лент с капиллярнопористой структурой для смачивания их теплоносителем, смонтированных с возможностью охвата технологического объекта.и приводного барабана, причем устройство дополнительно снабжено размещенным в емкости с теплоно7 139232 сителем между ее днищем и средством для циркуляции теплоносителя источником нагрева.

6 Я

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что приводной барабан снабжен гребным винтом, 1392326

Составитель В. Докучаева

Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Редактор И. Касарда

Заказ 1801/41 Хиоаж Ь06 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,, Москва, Ж-Ç5, Раушская наб., д. 4/5

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