Тепломассообменник для термообработки сыпучих материалов

 

Изобретение относится к области тепломассообмена и позволяет интенсифицировать тепломассообмен в плотном слое сьтучего материала в теплообменных аппаратах с тепловыми трубами при выполнении их конденсаторов с поперечным оребрением. Сьтучий материал поступает в кожух 1 в пространство между нагретым оребрением 4 верхнего конденсатора 2, после чего поступает в зону воздействия ворошителя 6, который выполнен обогреваемым , а затем происходит окончательная термообработка сыпучего материала в нижнем конденсаторе 2. В результате подачи электрического напряжения на нагреватели происходит испарение жидкого теплоносителя в испарителе 16, затем пар конденсируется, передавая скрытую теплоту наружной трубе и оребрению 4, а конденсат попадает в камеру 18 и жидкостную зону испарителя 16. Уменьшение неравномерности нагрева по сечению аппарата обеспечивается использованием в качестве стержней ворошителя 6 термосифонов, на которых жестко укреплены пластины. 4 з.п. ф-лы, 8 ил. ) (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4238489/24-06 (22) 23.04.87 (46) 07.01.89. Бил. У l (71) Институт тепло- и массообмена им. A.В. Лыкова (72) В.N. Богданов, А.М. Марченко, В.А Моргун, Н.А. Прудников и Я.С,Раптунович (53) 621.565.934(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1231356, кл, F 26 В 17/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР .В 557254, кл. Р 26 В l7/10, 1976. (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННИК ДЛЯ ТЕРМООБ-

РАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области тепломассообмена и позволяет интенсифицировать тепломассообмен в плотном слое сыпучего материала в теплообменных аппаратах с тепловыми трубами при выполнении их конденсаторов

„Л0„„44 808

1 у 4 F 26 В 17/12 F 28 D 15/02 с поперечным оребрением. Сыпучий материал поступает в кожух 1 в пространство между нагретым оребрением 4 верхнего конденсатора 2, после чего поступает в зону воздействия ворошителя 6, который выполнен обогреваемым, а затем происходит окончательная термообработка сыпучего материала в нижнем конденсаторе 2. В результате подачи электрического напряжения на нагреватели происходит испарение жидкого теплоносителя в испарителе 16, затем пар конденсируется, передавая скрытую теплоту наружной трубе и оребрению 4, а конденсат попадает в камеру !S и жидкостную зону испарителя 16. Уменьшение неравномерности нагрева по сечению аппарата обеспечивается использованием в качестве стержней ворошителя 6 термосифонов, на которых жестко укреплены пластины, 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1449808

Изобретение относится к тепломассообменным устройствам и может быть использовано для нагрева и предварительной сушки материалов с низким конечным влагосодержанием, например полиамидов, поликарбонатов и т.д.

Цель изобретения - интенсификация тепломассообмена в плотном слое сыпучего материала при выполнении кон- 10 денсаторов с поперечным оребрением.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый тепломассообменник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез

А-Ь на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — ворошитель со стержнями в виде термосифонов в увеличенном масштабе, продольный разрез; на фиг. 5 — разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 — ворошитель с 20 перемычкой между крайними стержнями в увеличенном масштабе; на фиг. 7 разрез Г-Г на фиг. 2 в увеличенном масштабе; на фиг. 8 - часть общего оребрения конденсаторов. 25

Тепломассообменник содержит кожух

1, внутри которого размещены конден-: саторы 2 тепловых труб 3 с поперечным оребрением 4. В верхней части кожуха

1 установлен бункер 5 сыпучего мате- 30 риала. Между конденсаторами 2 размещен ворошитель 6, выполненный в виде набора пластин 7, параллельных оребрению 4, которые связаны стержнями

8. Ворошитель 6 через тягу 9 соединен с вибратором 10.

В качестве стержней могут быть использованы термосифоны 11 . Конденса-. торы 2 могут выполняться в виде плоских змеевиков 12 типа труба в трубе, 40 из которых труба 13 является внутренней, а труба 14 — наружной, причем внутренняя труба 13 проложена IIQ всей длине плоского змеевика 12, установлена с зазором относительно его 45 торцовой заглушки 15 и герметично закреплена в верхней части стенки испарителя 16 и сообщена с паровой зоной 17. Наружная труба 14 герметично сообщена с камерой 18, которая также герметично присоединена к стенке испарителя 16. Кольцевой зазор

19 между трубами 13 и 14 через полость камеры 18 и сливную трубку 20 сообщен с жидкостной зоной 21 испари.55 теля 16, В жидкостной зоне 21 испарителя 16 размещены нагреватели 22, например ТЭНы (теплозлектронагреватели).

Конденсаторы могут быть выполнены с общим оребрением 23, в котором выполнены окна 24 для размещения норошителя 6 (фиг. 4, 5, 6 и 8), Стержни 8 могут устанавливаться в коридорном порядке по отношению к конденсаторам 2, Крайние стержни 25 ворошителя 6 соединены перемычкой 26, охваченной магнитопроводом 27 трансформатора 28, Таким образом, перемычка 26 (вместе с пластинами 7 и стержнями 8) представляет собой вторичную обмотку трансформатора 28.

Трансформатор 28 и вибратор 10 сблокированы таким образом, что пода— ча напряжения на трансформатор производится после включения в работу вибратора 10, а выключение вибратора 10 — после снятия напряжения с трансформатора 28 и некоторой выдержки времени, необходимой для снижения температуры пластин 7 и стержней 8 и 25.

Тепломассообменник работает следующим образом.

При подаче электрического напряжения на нагреватели 22 происходит испарение жидкого теплоносителя, например дистиллированной воды в испарителе 16. Пары теплоносителя из паровой зоны 17 проходят по внутренней трубе 13 до заглушенного торца наружной трубы 14 и попадают далее в кольцевой зазор 19. При этом пар конденсируется, передавая скрытую теплоту наружной трубе 14 и оребрению 4 (23), а конденсат иэ кольцевого зазора 19 попадает в камеру 18 и по сливной трубке 20 в жидкостную зону 21 испарителя 16.

Сырой сыпучий материал загружается в бункер 5. Под действием сил гравитации сыпучий материал попадает в кожух 1 и в пространство между оребрением 4 (23) верхнего конденсатора

2. Тепло от нагретого оребрения 4 (23) передается обрабатываемому материалу. По мере движения сыпучего материала в проседающем плотном слое прогреваются в основном те слои частиц, которые прилегают к поверхности оребрення 4 (23). Для обеспечения равномерного прогрева всего материала последний после верхнего конденсатора 2 подают в зону воздействия ворошителя 6. Яри включении вибратоI 449808 ра 10 колебательные движения через тягу 9 передаются жестко закрепленным на стержнях 8 пластинам 7, которые перемешивают проседающий плотный слой сыпучего материала путем его возвратно-поступательного перемещения, За счет вибрационного воздействия на проседающий плотный слой происходит перемешивание материала, 10 что способствует его равномерному разогреву и предотвращает зависание продукта в зазорах между оребрением 4 (23).

После ворошителя 6 происходит 15 окончательная термообработка сыпучего материала в нижнем конденсаторе

2, При необходимости количество конденсаторов и ворошителей может быть увеличено. 20

Возможен также вариант конструктивного исполнения теплообменника, при котором в верхнем и нижнем оребрениях 4 (23) установлено по одному или по несколько автономных конден- ZS саторов, соединенных с несколькими автономными испарителями. В этом случае тепловые трубы 3 могут быть выполнены как с капиллярно-пористой структурой внутри, так и в виде обыч- З0 ных гладкостенных термосифонов.

Учитывая то, что при изготовлении оребрения 4 (23) могут быть до- . пущены некоторые отклонения шага оребрения, а также величин зазоров между оребрением и внутренней поверхностью кожуха 1, скорость движения сыпучего материала по сечению аппарата будет величиной непостоянной. 40

Вследствие этого будет иметь место неравномерность нагрева материала по сечению аппарата.

Уменьшение неравномерности.нагрева сыпучего материала по сечению ап- 45 парата может быть обеспечено использованием в качестве стержней термосифонов 11, на которых жестко укреплены пластины 7. В этом случае при наличии перепада. температур сыпучего 50 материала по сечению аппарата имеет место также перепад температур по длине термосифонов 11. В более горячей зоне рабочий теплоноситель в термосифоне испаряется и, перенося тепло 5g в более холодную зону, конденсируется в ней, повышая температуру соответствующих пластин 7 и контактирующего с ними сыпучего материала.

Интенсификация теплообмена в приседающем плотном слое сыпучего мате- риала обеспечивается за счет того, что норошитель 6 выполнен обогреваемым. При подаче напряжения на первичную обмотку трансформатора 28 в цепи вторичной обмотки, включающей в себя перемычку 26, крайние стержни

25 и параллельно включенные между собой пластины 7, протекает большой ток при потенциале на концах перемычки 26 равном нескольким вольтам.

Изменяя напряжение на первичной обмотке трансформатора 28, можно обеспечить требуемую технологией температуру пластин 7 и стержней 8.

Размеры магнитопровода 27 и перемычки 26 выбираются такими, чтобы предотвратить контактирование перемычки

26 с магнитопроводом 27 и первичной . обмоткой трансформатора 28 при вибрировании ворошителя 6, Формула изобретения

1. Тепломассообменник для термообработки сыпучих материалов, содержащий кожух с загрузочным бункером в верхней части и расположенные в кожухе горизонтальные конденсаторы тепловых труб, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена в плотном слое сыпучего материала при выполнении конденсаторов с поперечным оребрением, между конденсаторами дополнительно установлен ворошитель, выполненный в виде набора пластин, параллельных оребрению конденсаторов, соединенных между собой стержнями и подключенных к вибратору.

2. Тепломассообменник по п. 1, отличающийся тем, что стержни выполнены в виде термосифонов.

3. Тепломассообменник по п, 1, отличающийся тем, что конденсаторы выполнены в виде плос-, ких змеевиков типа труба в трубе.

4, Тепломассоабменник по и. 1, отличающийся тем, что стержни и конденсаторы установлены в коридорном порядке.

5. Тепломассообменник по и. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит. трансформатор, в горичная обмотка которого выполнена в виде перемычки, соединяющей крайние стержни, 1449808

А-А

» ° е ° P °,Е ° Ф

° е P ° ° °

° ° ° е ° в ° ° °

° ° в

\ в p ° ° °

° ° ° ° 4»»4

° ° °

\ °

° е ° ° ° °

° °

° е

Ф ° ° 4 °

° ° °

4. 4

4 ° ° в

Ф

Ф ° Ф Ф

° Ф

° Ф в Ф ° °

° Ф

° ° °

Ф °

Ф ° °

° ° е °

° ° Ф

° Ф

° е ° ° °

Ф Ф»».4 1 Ф ° °

° ° °

Ф Ф °

Ъ . ° 4 ° ° °

4 ° °

° ° 4

Ф °

° °

° ° °

Ф °

° Ф 4 ° ° ° 4

° в °

Фе

° ° 4 4 1

° 44 4

° P е Ф 4

41 Ф

° °

Ф °

° °

4 °

° ° °

4 ° °

° ° ° °

° °

Фе

1 °

° ° е ° ° P ° ° ° °

* ее ° ° ° ° °

° p е ° ° °

° ° ° ° ° ° е

° ° ° ° в °

° °

3 P ° °

° ° °

° °

° 4» ° ° ° ° е °

° » ° ° ° ° ве ° 4 ° 4, ° ° ° ° °

° ° ° Ф

Ф ° ° °

° в ° » °

° в °

° е °

° ° °

° P °

ФФ ° ° в 4

° ° е °

° ° °

° ° ° °

° °

° е

» ° ° °

° ° ° °

° ° е в °

° s

Ф Ф

° °

1 °

r ° i i4

° ° е е ° е Ф g °

° ° ° ° 1 ° ° °

° ° ее» 1 °

44 ° °

°

° в °

° ° ° ° е ° ° ° в ° ° °

° ° Ф ° 4 °

° ° ° 1 ° Ф

° ° ° . °

1449808

1 449808

12096

Составитель Ю. Иартинчик

Редактор В. Бугренкова Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравпова

Заказ 6954/39 .Т ир аж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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