BR112016004007B1 - Aparelho de transference de massa - Google Patents
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Abstract
APARELHO DE TRANSFERENCE DE MASSA.A invenQcio refere-se a um campo de energia mecanica e pode ser usada em instala^oes energeticas envolvendo um transportador de calor de metal liquido. Um aparelho de transferencia de massa incluindo uma carcaQa, e nela montada uma camara de reagao de fluxo cheia com um agente de oxidaqao granulado de fase solida, e um aquecedor eletrico posicionado na camara de reagao. A carca^a do aparelho 6 equipada com um repositdrio para reserves do agente de oxidaQao granulado em estado sdlido, o referido repositdrio estd localizado abaixo da camara de reagao e e produzido sob a forma de um recipiente com uma parte inferior, sendo conectado a camara de reagao. O resultado tecnico consiste em estender a duragao operacional do aparelho de transferencia de massa.
Description
[001] O aparelho de transferencia de massa da invenção refere-se a um campo de energia mecanica e pode ser usado em instalagoes energeticas envolvendo um transportador de calor de metal liquido contendo chumbo.
[002] O analogo mais proximo da solugao tecnica reivindicada e um aparelho de transferencia de massa de acordo com a Patente n°. RF 2246561 (classificagao C23F 11/00, de 20/02/2005), composto por uma carcaga e, nela, montada uma camara de reagao de fluxo cheia com um agente de oxidagao granulado de fase solida, um aquecedor eletrico posicionado na camara de reagao, uma grelha perfurada para a remogao do transportador de calor de metal liquido enriquecido, localizada acima da camara de reagao, usada para a remogao do transportador de calor de metal liquido enriquecido de oxigenio, uma grelha perfurada para o fornecimento do transportador de calor de metal liquido ate a camara de reagao. A linha de retorno e feita sob a forma de um canal de anel. A carcaga e disposta dentro de um anel de involucro cilindrico com aberturas para a passagem do transportador de calor e constitui um canal de anel em conjunto com ele, a extremidade inferior do anel de involucro cilindrico e vedada, e a sua extremidade superior e parcialmente coberta, de facil visualizagao, com uma tela de defletor em forma de anel.
[003] As desvantagens do dispositivo conhecido no dispositivo da arte encontram-se no tempo limitado de operagao, que e determinado pelas reservas do agente de oxidagao em estado solido. O aumento da vida operacional atraves do aumento do volume e da carga da camara de reagao resultara em um aumento no consume de energia eletrica, uma vez que, junto com o aumento do volume da camara de reagao, as dimensdes e a potencia do aquecedor precisam ser aumentadas tambem. Alem disso, existem problemas relacionados com a manutengao do aparelho de transferencia de massa, uma vez que, durante a extragao do aparelho para recarregar a camara de reagao, o transportador de calor de metal liquido, o aparelho de enchimento e o anel de involucro cilindrico sao extrafdos ao mesmo tempo.
[004] O objetivo da invenção e criar um aparelho de transferencia de massa, garantindo um aumento substancial da vida operacional durante um unico carregamento de um agente de oxidagao granulado em estado solido sem aumentar o consume de energia eletrica ao operar em um modo de enriquecimento do transportador de calor de metal liquido.
[005] Outro objetivo da invenção e criar um aparelho de transferencia de massa em que, durante a sua extragao, uma quantidade minima do transportador de calor do metal liquido seja extrafda. Para alcangar os objetivos estabelecidos, o dispositivo de transferencia de massa e previsto conforme descrito abaixo.
[006] O efeito vantajoso consiste no aumento da vida operacional e a vida util de um aparelho de transferencia de massa, diminuindo o consumo de energia eletrica, garantindo a possibilidade de ser acondicionado em condigdes de espago limitado, garantindo o fornecimento automatico de um agente de oxidagao fresco e garantindo a remogao de um transportador de calor de metal liquido do aparelho durante a sua extragao.
[007] Os efeitos vantajosos acima mencionados sao influenciados pelas caracteristicas essenciais do aparelho de transferencia de massa a seguir descritas.
[008] O aparelho de transferencia de massa e composto por uma carcaga e, nela e montada uma camara de reagao de fluxo cheia com um agente de oxidagao, fornecida com um sistema de aquecimento regulavel e sistemas para entrada e saida de material oxidavel, no qual a carcaga do aparelho e equipada com um repositorio para reservas do agente de oxidagao.
[009] Alem disso, no aparelho de transferencia de massa, na capacidade do sistema de aquecimento regulavel, e usado um aquecedor eletrico, particularmente um aquecedor eletrico de haste, e no aquecedor eletrico, na capacidade do elemento de aquecimento, e usado um fio de alta resistencia produzido de NiCromo [ligas baseadas em Ni (Nfquel) e Cr (Cromo)] ou FeChRaL (Ligas baseadas em Fe (Ferro), Ch (Chumbo), (Radio) e L (Litio).
[010] Alem disso, um repositorio para reservas do agente de oxidagao consiste de um fundo e uma parede lateral formada pela parte inferior da carcaga e na parte superior da parede lateral do repositdrio para reservas do agente de oxidagao; adjacente a camara de reagao, existem aberturasfeitas. Ademais, na parte inferior da parede lateral do repositdrio para reservas do agente de oxidagao, existem aberturas feitas.
[011] Alem disso, o repositdrio para reservas do agente de oxidagao esta localizado abaixo da camara de reagao e abaixo da extremidade inferior do aquecedor eletrico. Ademais, no estado inicial, o volume do repositdrio para reservas do agente de oxidagao e cheio com o agente de oxidagao.
[012] Alem disso, a camara de reagao de fluxo e formada pela parte central da carcaga, limitada embaixo pela parte superior do repositdrio para reservas do agente de oxidagao e, em cima, pela grelha restritiva; na grelha restritiva existem aberturas feitas.
[013] Alem disso, o sistema de entrada de material oxidavel e formado pela parte superior da parede lateral do repositdrio de reservas do agente de oxidagao.
[014] Alem disso, o sistema de saida de material oxidavel e formado pela grelha restritiva da camara de reagao e as aberturas na parede da carcaga do aparelho de transferencia de massa, e esta localizado acima da camara de reagao.
[015] Alem disso, o agente de oxidagao e feito como uma fase solida e consistindo de particulas separadas. Ademais, na capacidade do agente de oxidagao de fase solida, e usado um oxido de chumbo granulado.
[016] Alem disso, todas as aberturas, exceto as aberturas na parede da carcaga do aparelho de transferencia de massa, que formam o sistema de saida de material oxidavel, sao feitas sob a forma de uma serie de cortes com uma largura menor do que o tamanho das particulas do agente de oxidagao de fase solida.
[017] Alem disso, o aparelho de transferencia de massa e acondicionado horizontalmente no reservatorio do agente de oxidagao.
[018] Equipar o aparelho de transferencia de massa com o repositdrio para reservas do agente de oxidagao de fase solida garante o aumento da vida util do aparelho, visto que, conforme as particulas carregadas na camara de reagao sao escoadas, e assegurada a alimentagao da camara de reagao com as particulas dos agentes de oxidagao. No entanto, o consumo de energia eletrica nao aumenta, uma vez que o volume da camara de reagao e as dimensdes do aquecedor nao mudaram.
[019] A presenga das aberturas na parte inferior do repositorio para reservas do agente de oxidagao garante a remogao do material oxidavel (transportador de calor de metal liquido) do aparelho durante a sua extragao.
[020] O oxido de chumbo tem uma densidade mais baixa do que a densidade do chumbo puro, e os granules do oxido de chumbo entram na camara de reagao sob a agao da forga de empuxo, o que garante o fornecimento automatico do agente de oxidagao fresco ate que os granules do oxido de chumbo sejam escoados completamente. 0 chumbo recuperado e levado pelo fluxo do transportador de calor de metal liquido.
[021] Na Figura, sao adotados os seguintes sfmbolos convencionais: 1 - carcaga; 2 - parte inferior; 3 - tampa; 4 - grelha perfurada; 5 - aquecedor eletrico; 6 - agente de oxidagao granulado de fase solida; 7 - aberturas de saida; 8 - aberturas de entrada; 9 - aberturas (drenagem); 10 - volume com o transportador de calor; 11 - transportador de calor, 13 - camara de reagao de fluxo, 14 - parte de baixo do repositorio para reservas do agente de oxidagao (recipiente) 15 - repositorio para reservas do agente de oxidagao granulado de fase solida, 16 - compartimento da carcaga do aparelho de transferencia de massa.
[022] O aparelho de transferencia de massa inclui um reservatorio formado pela carcaga 1, limitado pela parte inferior 2 e uma tampa em forma de anel 3. No reservatorio, uma camara de reagao de fluxo 13, localizada no interior do reservatorio abaixo do nivel do transportador de calor de metal liquido, e limitada acima pela grelha perfurada 4, e e acondicionada. A grelha restritiva 4 destina-se a impedir o agente de oxidagao granulado de fase solida 6 de flutuar sob a agao da forga de empuxo. Atraves da grelha restritiva 4 e as aberturas 7 na parede da carcaga 1, localizada na parte superior da parede da carcaga 1 acima da grelha restritiva 4, o transportador de calor de metal liquido enriquecido de oxigenio deixa o aparelho de transferencia de massa e se mistura com o transportador de calor do circuito principal da instalagao.
[023] O agente de oxidagao de fase solida 6, alojado abaixo da grelha 4, ao interagir com o transportador de calor de metal liquido, e dissolvido de maneira a enriquecer o transportador de calor com oxigenio.
[024] O aquecedor 5, localizado na camara de reagao 13 e passando atraves da grelha perfurada 4, destina-se a aquecer o transportador de calor na camara de reagao 13.
[025] As aberturas de entrada 8 estao localizadas na parede da carcaga 1 ao nivel da extremidade inferior do aquecedor eletrico 5, para que durante o funcionamento do aparelho de transferencia de massa, o transportador de calor de metal liquido se mova substancialmente atraves da camada do agente de oxidagao de fase solida, localizada na camara de reagao 13 na lacuna entre a carcaga 1 e o aquecedor eletrico 5.
[026] Abaixo da camara de reagao, a carcaga 1 e feita sob a forma de um recipiente 14 que tern uma parte inferior 2, em que esta localizado o repositdrio 15 para reservas do agente de oxidagao granulado em fase solida.
[027] As aberturas de drenagem 9 situadas na parte inferior do reservatorio, sao destinadas para a drenagem do transportador de calor de metal liquido durante a extragao do aparelho de transferencia de massa a partir da instalagao.
[028] As aberturas de saida 7, as aberturas de entrada 8, as aberturas de drenagem 9 e os orificios de perfuragao na grelha 4 sao feitos, de preferencia, sob a forma de fendas estreitas com um tamanho menor do que os granules do agente de oxidagao em fase solida.
[029] Quando estiver em funcionamento, o aparelho de transferencia de massa e imerso no transportador de calor contendo chumbo, de modo que as aberturas de saida 7 estarao localizadas abaixo do nivel do transportador de calor de metal liquido. O aparelho de transferencia de massa e disposto no reservatorio da instalagao, atraves do qual o transportador de calor de metal liquido fluira. Se a altura da camada do transportador de calor de metal liquido for insuficiente para a imersao da carcaga do aparelho de transferencia de massa nele, o reservatorio sera equipado com o compartimento 16, no qual a carcaga 1 do aparelho de transferencia de massa sera incorporada. O fluxo do transportador de calor de metal liquido atraves do compartimento 16 e assegurado como resultado de um fluxo convectivo do transportador de calor de metal liquido atraves da camara de reagao durante a operagao do aquecedor eletrico 5.
[030] O aparelho de transferencia de massa funciona da seguinte maneira: Apos a comutagao do aquecedor eletrico 5, devido a convecgao natural, e criada uma saida do transportador de calor de metal liquido atraves do agente de oxidagao granulado de fase solida 6, localizado na camara de reagao de fluxo 13 na lacuna entre a carcaga 1 e o aquecedor eletrico 5. O transportador de calor de metal liquido 11, a partir do volume do ambiente, entra no aparelho de transferencia de massa atraves das aberturas de entrada 8 e move-se de baixo para cima atraves do agente de oxidagao granulado de fase solida 6 localizado na camara de reagao 13. Os granules do agente de oxidagao de fase solida, ao interagir com o transportador de calor, sao dissolvidos enriquecendo o transportador de calor de metal liquido com oxigenio. 0 transportador de calor de metal liquido enriquecido em oxigenio sai do aparelho de transferencia de massa atraves das aberturas de saida 7, e mistura-se com o transportador de calor de metal liquido do circuito principal da instalagao. O valor da taxa de transferencia, ou seja, a quantidade de oxigenio que entra do aparelho de transferencia de massa por unidade de tempo, e ajustado alterando o nivel de potencia do aquecedor eletrico. Durante o funcionamento do aparelho de transferencia de massa, nao ha praticamente nenhuma saida do transportador de calor de metal liquido atraves das reservas do agente de oxidagao de fase solida, localizado no repositdrio 15 posicionado no recipiente 14 na parte inferior da carcaga 1 entre a parte inferior 2 e a camara de reagao. No processo de operagao, primeiro a camada do agente de oxidagao granulado de fase solida, localizado na camara de reagao 13 na lacuna entre a carcaga 1 do aparelho de transferencia de massa e o aquecedor eletrico 5, por onde a saida do transportador de calor e assegurada, comega a se deteriorar. Ademais, esta camada esta sob temperatura elevada, o que facilita a dissolugao do agente de oxidagao de fase solida. Visto que a densidade do agente de oxidagao de fase solida (oxido de chumbo) e menor do que a densidade do transportador de calor de metal liquido, conforme a camada acima citada se deteriore, as reservas do agente de oxidagao de fase solida, localizadas no repositdrio 15, ao flutuar, enchem o espago liberado na camara de reagao 13 entre a carcaga do aparelho de transferencia de massa e o aquecedor eletrico.
[031] Configuragao exemplificativa especifica do aparelho de transferencia de massa: Caracteristicas de concepgao do aparelho de transferencia de massa e os materiais utilizados:carcaga 1: diametro interno - 64 mm, altura -1500 mm, tamanho das aberturas da entrada e drenagem - 2 mm, tamanho das aberturas de saida -10 mm, material - ago inoxidavel 12H18N10T;grelha perfurada 4: tamanho dos orificios de perfuragao - 2 mm, material - ago inoxidavel 12H18N10T;aquecedor eletrico 5: tipo - aquecedor eletrico de haste com uma capacidade de potencia de 7 kW, altura da parte de aquecimento - 820 mm, diametro da carcaga do aquecedor - 25 mm, elemento de aquecimento - fio de nicromo (H20N80) diametro de 1.6 mm;agente de oxidagao de fase solida 6: preenchimento de seixo consistindo de granules com 8-9 mm de diametro, material - oxido de chumbo (PbO) de classificagao "Ch", TU 6-09-5382-88.Transportador de aquecimento de metal liquido contendo chumbo: Liga de Pb- Bi, temperatura - 340 °C.Taxa de transferencia de oxigenio (a uma temperatura de entrada de 340 °C): ~ lg[O]/h.
Claims (18)
1. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", adaptado para enriquecer a concentragao de oxigenio dentro de um liquido de arrefecimento de metal liquido (11) em uma unidade de energia que compreende uma carcaga (1), e nela montada uma camara de reagao de fluxo (13) cheia com um agente de oxidagao (7), fornecida com um sistema de aquecimento regulavel e sistemas para entrada e saida de material oxidavel, caracterizado por a carcaga (1) do aparelho ser equipada com um repositdrio (15) para reservas do agente de oxidagao.
2. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aquecedor eletrico (5), particularmente um aquecedor eletrico de haste, compreender um sistema de aquecimento regulavel.
3. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por fio de alta resistencia feito de NiCromo ou FeChRaL ser usado como um elemento de aquecimento (5).
4. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o repositdrio (15) para reservas do agente de oxidagao consistir em um fundo e uma parede lateral, formados pela parte inferior (2) da carcaga (1).
5. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por as aberturas (9) serem feitas na parte superior da parede lateral do repositdrio (15) para reservas do agente de oxidagao, adjacente a camara de reagao (13).
6. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por as aberturas (9) serem feitas na parte inferior da parede lateral do repositdrio (15) para reservas do agente de oxidagao.
7. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o repositdrio (15) para reservas do agente de oxidagao estar localizado abaixo da camara de reagao (13).
8. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o repositdrio (15) para reservas do agente de oxidagao estar localizado na extremidade inferior do aquecedor eletrico (5).
9. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camara de reagao de fluxo (13) ser formada pela parte central da carcaga (1), limitada embaixo pela parte superior do repositorio (15) para reservas do agente de oxidagao e em cima pela grelha restritiva (4).
10. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por existirem aberturas feitas na grelha (4) restritiva.
11. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o sistema para a entrada do material oxidavel ser formado pela parte superior da parede lateral do repositorio (15) para reservas do agente de oxidagao.
12. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema para a saida do material oxidavel ser formado pela grelha (4) restritiva da camara de reagao (13) e pelas aberturas (9) na parede da carcaga (1) do aparelho de transferencia de massa.
13. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o sistema para a saida do material oxidavel estar localizado abaixo da camara de reagao (13).
14. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de oxidagao oxidavel ser produzido como um agente de fase solida (6).
15. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de oxidagao produzido consistir de particulas separadas.
16. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o oxido de chumbo granulado ser usado como um agente de oxidagao de fase solida (6).
17. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com as reivindicaçoes 5, 6 e 11, caracterizado por as aberturas (9) serem feitas na forma de uma serie de cortes com uma largura menor do que o tamanho das particulas do agente de oxidagao de fase solida (6).
18. "APARELHO DE TRANSFERENCIA DE MASSA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aparelho ser localizado horizontalmente no reservatorio de material oxidavel.
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