теплообменный аппарат

Формула изобретения

1. Теплообменный аппарат, содержащий кожух, теплообменные трубы, расположенные вертикально и закрепленные в трубных решетках, отличающийся тем, что он снабжен разгрузочным устройством, расположенным под нижней трубной решеткой и состоящим из неподвижной и подвижной плит, причем обе плиты имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия, при этом неподвижная плита соединена без зазора с нижней трубной решеткой, а подвижная плита установлена с возможностью совершать возвратно-поступательное перемещение в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий.

2. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что подвижная плита установлена на вертикальных плоских пружинах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в частности для термообработки сыпучих материалов, и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности.

Известны устройства для обработки сыпучих материалов, процесс теплопередачи в которых осуществляется путем непосредственного контакта горячего или холодного теплоносителя с потоком материала. Например, шахтные сушилки со свободным падением материала, искусственно замедленным путем установки полок различного вида, или сушилки с замедленным движением материала, движущегося в шахте сплошной массой, скорость перемещения которой определяется количеством отбираемого обработанного материала (Лыков М.В. Сушка в химической промышленности.// М., Химия.- 1970.- С.161-163).

Основной недостаток этих устройств - малая интенсивность процесса термообработки, неравномерность движения материала по сечению шахты, что приводит к неравномерной теплопередаче.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому объекту и по наибольшему количеству сходных признаков является устройство, которое выбрано авторами в качестве прототипа и представляющее собой вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий корпус и соединенные с ним трубные решетки, в которых закреплен пучок вертикальных теплообменных труб (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.// М., Химия.- 1973.- С.327-331). Такие аппараты предназначены, как правило, для термообработки жидких или газообразных материалов.

Основной недостаток этих теплообменных аппаратов - невозможность обеспечить равномерное проведение теплообмена по всему объему при обработке твердых сыпучих материалов, а также низкая интенсивность теплообмена.

Техническая задача предлагаемого изобретения - расширение технологических возможностей использования вертикальных кожухотрубных теплообменных аппаратов для проведения теплообмена между твердыми сыпучими материалами и жидким или газообразным теплоносителем, интенсификация теплообмена и возможность регулирования этого процесса.

Поставленная задача достигается в теплообменном аппарате, содержащем кожух, теплообменные трубы, расположенные вертикально и закрепленные в трубных решетках, причем согласно изобретению теплообменный аппарат снабжен разгрузочным устройством, расположенным под нижней трубной решеткой и состоящим из неподвижной и подвижной плит, причем обе плиты имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия, при этом неподвижная плита соединена без зазора с нижней трубной решеткой без зазора, а подвижная плита установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий.

Кроме того, подвижная плита установлена на вертикальных плоских пружинах.

Отличительными признаками заявляемого технического решения от прототипа являются:

а) под нижней трубной решеткой расположено разгрузочное устройство, состоящее из неподвижной и подвижной плит;

б) плиты имеют соответствующие друг другу и нижней трубной решетке сквозные отверстия;

в) неподвижная плита установлена под нижней трубной решеткой без зазора;

г) подвижная плита установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости на величину перекрытия отверстий.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию “новизна”. Указанные особенности изобретения представляют его отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения, эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание достигаемого технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан предлагаемый теплообменный аппарат с разгрузочным устройством, общий вид в вертикальном разрезе; на фиг.2 - разгрузочное устройство в закрытом положении; на фиг.3 - разгрузочное устройство в открытом положении.

Предлагаемый теплообменный аппарат по фиг.1 содержит кожух 1, вертикальные теплообменные трубы 2, верхнюю 3 и нижнюю 4 трубные решетки, верхний загрузочный бункер 5 для подачи обрабатываемого твердого сыпучего материала, нижний бункер 6 для отвода обработанного твердого сыпучего материала и разгрузочное устройство.

Разгрузочное устройство, расположенное под нижней трубной решеткой 4, состоит из неподвижной плиты 7, подвижной плиты 8, установленной на плоских пружинах 9, и привода возвратно-поступательного перемещения 10.

Неподвижная 7 и подвижная 8 плиты имеют сквозные отверстия 11, соответствующие друг другу и отверстиям в нижней трубной решетке 4. Неподвижная плита 7 установлена под нижней трубной решеткой 4 без зазора, вплотную. Таким образом, отверстия в нижней трубной решетке совпадают с отверстиями в неподвижной плите 7. Подвижная плита 8, закрепленная на плоскопараллельных пружинах 9, может совершать возвратно-поступательное перемещение в горизонтальном направлении. Величина перемещения подвижной плиты 8 равна или больше диаметра отверстий 11 в неподвижной плите. Диаметры отверстий 11 в неподвижной 7 и подвижной 8 плитах должны быть равны внутреннему диаметру отверстий в нижней трубной решетке 4 теплообменника. Расстояние между отверстиями 11 в одном из горизонтальных направлений равно или больше диаметра отверстий 11 в плитах. Плоские пружины 9, установленные в одном направлении, обеспечивают плоскопараллельное перемещение подвижной плиты по дуге. Перемещение подвижной плиты 8 осуществляется приводом 10, например пневматическим или гидравлическим, совершающим возвратно-поступательное движение с остановками в крайних положениях. Теплообменный аппарат работает следующим образом.

Сыпучий продукт из верхнего загрузочного бункера 5, расположенного под пучком теплообменных труб 2, под собственным весом перемещается по трубному пространству до разгрузочного устройства и заполняет его. Разгрузочное устройство в исходном состоянии находится в закрытом положении (фиг.2). Отверстия 11 в неподвижной 7 и подвижной 8 плитах смещены относительно друг друга, и материал не может перемещаться вдоль трубок. В межтрубное пространство поступает охлаждающий или нагревающий теплоноситель в виде жидкой или газовой среды. При работе привода 10 разгрузочного устройства происходит периодическое совмещение отверстий 11 неподвижной 7 или подвижной 8 плит. При совмещении отверстий 11 в плитах 7 и 8 происходит перемещение материала по теплообменным трубам 2 и истечение его из теплообменного аппарата в нижний бункер 6 для отвода обработанного твердого сыпучего материала. Процесс теплопередачи осуществляется при перемещении и остановке материала в трубном пространстве. Время нахождения материала в теплообменном аппарате и скорость его перемещения регулируется частотой работы и временем открытия и закрытия разгрузочного устройства.

Предложенный теплообменный аппарат, сохраняя такие преимущества прототипа, как высокая степень использования поверхности теплообмена, позволяет производить процессы теплопередачи между твердым сыпучим материалом и жидким или газообразным теплоносителем в вертикальных кожухотрубных теплообменниках. За счет равномерного распределения сыпучего материала по всему трубному пространству и равномерной и регулируемой скорости перемещения материала в каждой трубке достигается высокая интенсивность процесса теплообмена.