Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата

 

Область применения: изобретение относится к процессам термической обработки высоковязких жидкостей. Цель изобретения - интенсификация теплообмена в скребковом теплообменном аппарате. Сущность изобретения: способ заключается с соскабливании пристенного слоя материала и перемешивании его с остальной массой в кольцевом пространстве между корпусом и валом, вращательным движением скребков, закрепленных на валу. При этом кольцевое пространство между корпусом и валом делят рядами скребков на замкнутые зоны и обеспечивают циркуляцию обрабатываемого материала внутри каждой зоны, заключенной между скребком, валом и теплопередающей поверхностью. 3 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сО((иАлистических

РЕСПУБЛИК

s F 28 G 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896318/12 (22) 19.10.90 (46) 23.02.93. Бюл. ¹ 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (72) В,Р.Кравченко, В.П.Молчан и Г.Б,Фройштетер (56) Патент CLUA ¹ 33338855335544,, кKJл(, F 28 G 3/00, 1968. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА (57) Область применения: изобретение относится к процессам термической обработИзобретение относится к способам термообработки высоковязких, обладающих повышенной адгезией к теплопередающей поверхности жидкостей и может применяться в пищевой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Указанные жидкости при обработке в теплообменном аппарате налипают на его стенки, что приводит к увеличению термического сопротивления и, следовательно, к ухудшению теплопередачи. Для устранения этого негативного фактора разработаны способы очистки теплопередающей поверхности.

Широко известны способы очистки рабочей поверхности и перемешивания высоковязких жидкостей в цилиндрических скребковых теплообменных аппаратах, в которых осуществляют соскребание пристенного слоя с помощью скребков, „„„ рЦ„„1796856 . А1 ки высоковязких жидкостей. Цель изобретения — интенсификация теплообмена в скребковом теплообменном аппарате. Сущность изобретения; способ заключается с соскабливании пристенного слоя материала и перемешивании его с остальной массой в кольцевом пространстве между корпусом и валом. вращательным движением скребков, закрепленных на валу. При этом кольцевое пространство между корпусом и валом делят рядами скребков на замкнутые зоны и обеспечивают циркуляцию обрабатываемого материала внутри каждой зоны, заключенной между скребком, валом и теплопередающей поверхностью. 3 ил., 3 табл. закрепленных непосредственно на вращающейся валу или раме.

Форма выполнения скребка, его разме(з ры, способы крепления на валу (шарнирно, жестко и т.д) самые разнообразные при соблюдении одного общего условия: при рабо- 1Д те скребка неполностью перекрывается, ()О кольцевое пространство между корпусом и (у валом, благодаря чему обрабатываемая (о жидкость может перетекать из зоны перед скребком е зону за скребком относительно направления вращения, что, по мнению исследователей, позволяет уменьшить затра-, а ты мощности на вращение ротора и снизить металлоемкость конструкции, При вращении ротора скребки под действием центробежной силы и силы сопротивления материала прижимаются к теплопередающей поверхности (стенке) цилиндрического корпуса, скребают пристенный слой материала. обеспечивая очищение

1796856 поверхности и перемешивание обрабатываемого материала, Однако нами было установлено, что из-за перетока части жидкости в противоположном вращению направлении не обеспечивается эффективное перемешивание, высоковязкой жидкости, что снижает коэффициент теплопередачи, т.е, эффективность процесса обработки, Так в известном аппарате TCT-250; который используется для термообработки пластичных смазок, обладающих высокой вязкостью, очистку поверхности осуществляют скребками, закрепленными на валу с помощью стержней, причем между каждым скребком и валом предусмотрен зазор, со- 15 ставляющий примерно половину расстояния между стенкой корпуса и валом. На фиг.1 схематически показано перемещение обрабатываемой жидкости в кольцевом

20 пространстве между корпусам и валом известного аппарата, где наглядно видно, что в нем реализуется переточный режим течения, не обеспечивающий эффективного перемешивания пристенных слоев с остальной массой, а следовательно, не достигаются высокие коэффициенты теплотдачи, особенно с случае высоковязких материалов. . Наиболее близок по достигаемому:эффекту к предлагаемому решению способ очистки рабочей поверхности и перемешивания материала в аппарате для обработки высоковязких жидкостей по пат. США N

3385354, 1968, в котором размеры кольцевого пространства между корпусом и валом, 35 благодаря эксцентричному располо>кению вала, при вращении ротора изменяются-в радиальном направлении. Эффективная очистка поверхности производится при вращении скребков, располагаемых вдоль дли- 40 ны и по окружности вала так; чтобы обработать всю (без пропусков) цилиндрическую стенку аппарата. Наиболее эффективно при этом расположение скребков в шахматном порядке. 45

В известном способе предусматривается прохождение материала между скребками и валом в направлении, противоположном вращению ротора, при- 50 чем интенсификация процесса перемешивания обеспечивается, по мнению авторов известного решения, благодаря как бы пульсациям обрабатываемого материала при переходе попеременно из более широкой в 55 узкую и наоборот части кольцевого ripoстранства и пульсирующим изменением обратного перетока жидкости под скребками, создаваемым меняющимся при вращении растоянием между скребком и валом, 1

В известном способе достигается интенсификация процесса перемешивания, а следовательно, и теплообмена, Однако, как показывают приведенные в патенте данные, удается повысить коэффициент теплопередачи всего на 20-25), при усложнении конструкции аппарата.

Целью изобретения является улучшение условий эксплуатации за счет интенсификации процесса теплообмена в теплообменном аппарате, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата, включающем удаление пристенного слоя и перемешивание его с рабочей жидкостью в кольцевом пространстве между корпусом и валом вращательным движением скребков, закрепленных на валу, кольцевое пространство между корпусом и валом делят на замкнутые зоны и обеспечивают циркуляцию рабочей жидкости внутри каждой эоны, которые образуют валом, скребками и корпусом, На фиг.1 и 2 схематически изображен теплообменный аппарат в поперечном разрезе; на фиг,1 показано взаимное расположение основных деталей (корпус, вал, скребки) и перемещение обрабатываемой жидкости при проведении процесса известным способом, а на фиг,2 — тоже при проведении процесса предлагаемым способом; на фиг.3 в продольном сечении показан вариант закрепления скребка на валу при осуществлении процесса предлагаемым способом, Пример, При осуществлении процесса очистки рабочей поверхности и перемешивания в теплообменном аппарате предлагаемым способом (см. фиг,2), кольцевое пространство между корпусом айпарата и ва-7 лом делят рядами скребков на 4 замкнутые эоны (на чертеже обозначены цифрами 1,2,3 и 4) которые, образуют валом, скребками и корпусом, Для этого, как показано на фиг,3, могут быть использованы, например, плотно примыкающие друг к другу скребки, выполнен-. ные сплошными и установленные на валу без зазора. Направление вращения вала и скребков показано на фиг.3 стрелкой, а движение обрабатываемого материала в зонах — линии тока показаны тонкими линиями со стрелками, Скребки полностью перекрывают зазор между стенкой корпуса и валом, не допуская перетока жидкости в направлении, противоположном вращению скребка, из зоны перед скребком,в зону за скребком (из четвертой зоны в третью из третьей во вто1796856

35 снижаются

55 рую и т.д,), т.е. каждая зона замкнута и внутри нее обеспечена циркуляция обрабатываемой жидкости в замкнутом пространстве, образованном корпусом, валом и скребками, При таком характере течения жидкости, изображенном на фиг.2 линиями тока, пристенные слои, снятые скребками со стенок корпуса, интенсивно перемешиваются с ядром потока, благодаря чему создаются высокие градиенты скорости и температуры и обеспечивается интенсификация процесса теплообмена.

Для подтверждения достигаемого положительного эффекта, в описании к заявке приведены сравнительные испытания предлагаемого и известного способов при проведении процесса охлаждения жидкостей в теплообменном аппарате в лабораторных и промышленных условиях, На .пилотной установке., включающей теплообменный скребковый аппарат, привод, емкость для подачи жидкости, систему трубопроводов и аппаратуру для измерения температуры, расхода жидкости и скорости вращения узла, проводили процесс охлаж дения масла MC 20 с помощью теплоносителя (10 -ного водного раствора этиленгликоля), подаваемого в рубашку аппарата.

Для осуществления процесса известHblM способом скребки на валу устанавливали тремя рядами с помощью штырей так, что расстояние между ними и валом составляло половину ширины зазора между корпусом и валом, Для осуществления процесса предлагаемым способом скребки закрепляли на валу с помощью пружин, обеспечивая плотное прилегание их к валу так, что между ними, валом и теплопередающей поверхностью образовались замкнутые зонь1.

Масло MC-20 подавали в аппарат со скоростью 700 кг/ч, скорость вращения вала изменяли в пределах 5...8,3 с, При вра- t щении вала скребки взаимодействуют с теплопередающей поверхностью и соскребают налипшие на нее частицы масла, При осуществлении процесса известным способом частицы жидкости, снятые скребками со стенки не смешиваются с ядром потока, а проходя под скребком, вновь попадают на стенку.

Формула изобретения

Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата, включающий, удаление пристенного слоя и перемешиваПри проведении процесса заявляемым способом снятые со стенки частицы интенсивно перемешиваются с ядром жидкости е каждой замкнутой зоне, что обеспечивает эффективный теплообмен, В обоих случаях с помощью термопар измеряли температуру жидкости на входе и на выходе из аппарата, температуру стенки, и вычисляли коэффициент теплопередачи..

В табл,1 представлены сравнительные данные о значениях коэффициента теплоотдачи при осуществлении процесса иэвестным и предлагаемым способом, которые показывают, что заявляемое изобретение

15 позволит повысить коэффициент теплотдачи в 2 раза.

Предлагаемый способ был испытан также при проведении процесса в промышленном теплообменном аппарате.

20 Для этого в скребком теплообменнике

ТСТ-250 4 ряда скребков были установлены на валу без зазора так, что они делили кольцевое пространство между корпусом и валок на замкнутые зоны. обеспе: чивая

25 циркуляцию обрабатываемого материала внутри каждой зоны без перетока под скребками, В аппарате проводили процесс охлаждения смазки БНЗ-3. Результаты представлены .в табл. 2 и 3, В табл,3 приведены данные, полученные при осуществлении процесса известным способом в сопоставймых условиях.

Сравнение табл. 2 и 3 показывает, что при осуществлении процесса предлагае-. мым способом коэффициент теплопередачи увеличивается в 1,3 — 1,6 раза по сравнению с известным, при этом затраты мощности не только не увеличиваются, но и несколько

Таким образом, предлагаемый способ, позволяет интенсифицировать процесс перемешивания обрабатываемого материала в теплообменном аппарате и эа счет этого значительно улучшить условия теплообмена без усложнения конструкции аппарата и увеличения затрат мощности на перемешивание.

Использование заявляемого способа в промышленности, в частности в производстве пластичных смаэок, позволит получить экономический эффект эа счет повышения производительности аппарата и снижения затрат на производство смазки, ние его с рабочей жидкостью в кольцевом пространставе между корпусом и валом вращательным движением скребков, закрепленных на валу, отличающийся тем, 8

Таблица l

Таблица 2

Таблица 3 что, с целью улучшения условий эксплуатации за счет интенсификации процесса теплообмена, кольцевое пространство между корпусом и валом делят на замкнутые зоны и обеспечивают циркуляцию рабочей жидкости внутри каждой зоны, при этом зоны образуют валом, скребками и корпусом, 179685б

1796856

Составитель В.Молчан

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M. Kynb

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 641 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре

Изобретение относится к устройствам , предназначенным для очистки наружной поверхности труб, в частности от старой изоляции, и может быть применено с целью улучшения качества и увеличения производительности очистки , В устройстве каждый рабочий орган крепится на оси к концу коромысла , противоположный конец которого оснащен противовесом

Изобретение относится к теплообменной технике

Изобретение относится к области тепловых цроцессов нагревания и охлаждения и обеспечивает уменьшение износа теплообменной поверхности

Изобретение относится к очистке полых изделий и позволяет улучшить условия эксплуатации устройства

Изобретение относится к очистке полых изделий и позволяет расширить технологические возможности устройства , В цилиндрическом кожухе 1 с возможностью вращения и поступательного перемещения-размещен гибкий вал 3 с очистным элементом 4 на конце

Изобретение относится к водоразбрызгивающей трубке для очистки теплоносителей, в частности, нагревательной стенки топочной камеры в паровых котлах, которая своим устьем установлена в стенке парового котла с возможностью поворота, а на своей задней части подвешена с возможностью поворота

Изобретение относится к конструкциям устройств парогазовой термической очистки металлоизделий, поверхность которых загрязнена смолистыми отложениями, и может использоваться в хлебопекарной промышленности для очистки металлических форм от смолонагара, образующегося при многократном смазывании растительным маслом форм в процессе выпечки хлеба, а также в металлургической промышленности для очистки металлошихты при выплавке прецизионных и жаропрочных сплавов

Изобретение относится к очистке внутренней поверхности труб теплообменников от загрязнений в химической, энергетической и др

Изобретение относится к технике и технологии очистки внутренней поверхности труб от различных отложений и может быть широко использовано в ряде отраслей промышленности: химической, пищевой, энергетической и др., например, для очистки трубок конденсаторов, теплообменников в процессе их эксплуатации, преимущественно от твердых, карбонатных и др

Изобретение относится к технике очистки топочных поверхностей нагрева котлов от золовых и шлаковых отложений и может быть использовано в энергетической отрасли промышленности и других отраслях, сжигающих различные виды горючих материалов в камерных топках

Изобретение относится к устройствам для очистки поверхностей нагрева, преимущественно в котельных агрегатах

Изобретение относится к очистке внутренней поверхности труб теплообменников от загрязнений в химической, энергетической и др

Изобретение относится к устройствам для очистки внутренней поверхности труб и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической и других отраслях промышленности для очистки изогнутых трубок конденсаторов, теплообменников и т.п
Наверх