Аппарат с ферромагнитным кипящим слоем

 

(72) Авторы изобретения

В.И. Тамбовцев, И.Н. Бурачонок и А.В. Сте

1 i

Ордена Трудового Красного Знамени институ теплои массообмена им. A.Â. Лыкова

{71) Заявитель (54) АППАРАТ С ФЕРРОМАГНИТНЫМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Изобретение относится к аппаратам с псевдоожиженным слоем и может быть использовано в технике сушки, в металлургической, энергетической и химической отраслях промышленности.

Известны аппараты с ферромагнитным псевдоожиженным слоем, в которых для создания однородной структуры псевдоожиженного слоя на него налагают переменное магнитное поле при определенном соотношении между напряженностью поля и скоростью фильтрации. При несоблюдении этого соотношения псевдоожижение будет очень неоднородным, либо в слое возникает зна 5 чительный температурный градиент (1) .

Известен также аппарат с ферромагнитным кипящим слоем, содержащий вертикальный корпус из немагнитного ма20 териала, газораспределительную решетку, размещенную в нижней части корпуса, электромагнитную катушку, закрепленную на корпусе. и ферромагнитные частицы, помещенные в корпусе (2) .

Недостаток известного аппарата состоит в том, что, во-первых, напряженность магнитного поля в общем случае неравномерно распределена по сечению слоя; во-вторых, начиная с определенной напряженности магнитно-. го поля, по мере ее возрастания, резко усиливается процесс магнитной флокуляции, приводящий к прекращению псевдоожижения и возникновению нерав-. номерной структуры слоя, когда на

его периферии возникают крупные флокулы, а в центре его процесс магнитной флокуляции может даже отсутствовать. Здесь следует подчеркнуть, что напряженность, соответствуют(ая магнитной стабилизации псевдоожижения, возрастает с ростом скорости фильтрации.

Цель изобретения - интенсификация процессов за счет увеличения тепло3 92358 проводности кипящего слоя и разрушения газовых пузырей.

Укаэанная цель достигается тем, что аппарат с ферромагнитным кипящим слоем, содержащий вертикальный корпус из немагнитного материала, газораспределительную решетку, размещенную в нижней части корпуса, электромагнитную катушку, снабжен жестко закрепленными в корпусе в виде чере- 1в дующихся по его высоте параллельных рядов ферромагнитными стержнями, расположеннь>ии в соседних рядах в шахматном порядке.

На чертеже изображен аппарат, общий вид.

Аппарат состоит из немагнитного корпуса 1, газараспределительной решетки 2, на которой лежит слой ферромагнитного зернистого материала 3, соленоида 4, охватывающего корпус 1„ внутри которого в виде горизонталь"

Hblx рядов установлены ферромагнитные стержни 5, закрепленные на кольцах 6, размещенных концентрично отнаситель- is но центральной оси корпуса 1, причем между собой и к стенкам корпуса 1 эти кольца крепятся посредством жестких перемычек 7, расположенных по. окружности колец 6 в виде спиц. Сна" ружи соленоид 4 охвачен внешним магнитопроводом 8. Под решеткой 2 расположен патрубок 9 для подвода газа, На одном из центральных стержней имеется обмотка сопротивления, включенная в иост постоянного тока, в диагональ которого вкючено реле, размыкающее цепь управления тириеторов при повышении температуры слоя и обмотки. Соленоиды (электромагнитные катушки) 4 включены в цепь переменного тока через тиристоры.

Аппарат работает следующим образом.

43

Псевдоожиженный агент через входной патрубок 9 и газораспределитель ную решетку 2 поступает в слой ферромагнитных частиц 3, псевдоожижая его.

При этом в отсутствие магнитного поля возникают крупные газовые пузыри, размеры которых возрастают по высоте слоя, в результате чего часть газа проскакивает сквозь слой без контактирования с дисперсным материалом 3.

И

Для улучшения межфазового контактирования псевдоожижающего агента с материалом слоя, а следовательно, и интенсификации межфазового тепло- и

4 4 массообмена, необходимо полностью подавить газовые пузыри, создать однородную структуру псевдоожиженного слоя с периодическим по заданной программе перемешиванием слоя, что позволяет повысить его температуропроводность. С этой целью в слое размещены ферромагнитные стержни 5 в виде чередующихся по высоте слоя рядов, между торцами которых имеются магнитные зазоры, причем стержни каждых двух соседних по высоте слоя рядов смещены относительно друг друга.

При включении электромагнитных катушек 4 в электросеть внутри корпуса 1 создается магнитный поток, который замыкается на ферромагнитные стержни 5. Снаружи магнитный поток замыкается на внешний магнитопровод

8. ц этом случае максимальный магнитный поток, пронизывающий слой дисперсного материала 3, проходит под ферромагнитными стержнями, в магнитI ных зазорах между рядами стержней, тогда как между стержнями каждого от дельного ряда магнитное поле неизменно па величине и довольно слабое, напряженностью порядка Н = 0-15 кА/и, т.е. в частном случае практически отсутствует (экранировано).

В результате действия магнитного поля на псевдаожиженный слой ферромагнитных частиц (или бинарный слой, представляющий собой смесь ферромагнитных и немагнитных частиц, с концентрацией фероомагнитных частиц не менее 203 от объема всего слоя) в магнитных зазорах по высоте этого слоя образуются организованные газораспределительные прослойки с полным разрушением в них газовых пузырей, тогда как между стержнями псевдоожиженный слой может даже. находиться в свободном состоянии, интенсивно перемешиваясь па высоте каждого отдельного ряда ферромагнитных стержней.

Однако эта высота ограничена допустимым диаметром пузыря, который может образоваться па высоте этой прослойки. Согласно экспериментальным данным рекомендовано длину стержней устанавливать порядка 40-50 мм.

Таким образом, при наложении внешнего магнитного поля псевдоожиженный слой секцианируется газораспределительными прослойками, сформировавшимися из ферромагнитрых.частиц в магнитном зазоре между смещенными относительно друг друга ферромагнитными

5 92358 стержнями в соседних рядах. В этом случае преодолевается образование в слое пузырей, улучшается межфазовый тепло- и массообмен, а слой непрерывно перемешивается между образо- ванными в магнитном поле газораспределительными прослойками. Для полного перемешивания слоя во всем его обьеме необходимо периодически выключать внешнее магнитное поле на время te этого перемешивания.

Предлагаемый а1тпарат с ферромагнитным псевдоожиженным слоем находит применение в химической промышленности, например, для синтеза аммиака.

4 6 распределительную решетку, размещенную в нижней части kopnyca, электромагнитную катушку, закрепленную на корпусе, и ферромагнитные частицы, помещенные в корпус, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процессов за счет увеличения теплопроводности кипящего слоя ферромагнитных частиц и разрушения газовых пузырей, он снабжен жестко закрепленными в корпусе в виде чередующихся по его высоте параллельных рядов ферромагнитными стержнями, расположенными в соседних рядах в шахматном порядке.

Формула изобретения

Аппарат с ферромагнитным кипящим 20 слоем, содержащий вертикальный кор- пус из немагнитного материала, гаэоИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Журнал физической химии", 1977, том. XXXII, II 1, с. 34-44.

2. Патент CIA И 3440731, кл. 34-1, 1969.

9 3584!

Составитель А. Тарасов

РедактоР А. МотЫль ТехРед М,Тепер

Корректор А. Ференц

Заказ 2663/11

Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4