Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата

Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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