BR112019002851B1 - Módulo de trocador de calor de material sólido - Google Patents

Módulo de trocador de calor de material sólido Download PDF

Info

Publication number
BR112019002851B1
BR112019002851B1 BR112019002851-0A BR112019002851A BR112019002851B1 BR 112019002851 B1 BR112019002851 B1 BR 112019002851B1 BR 112019002851 A BR112019002851 A BR 112019002851A BR 112019002851 B1 BR112019002851 B1 BR 112019002851B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
heat exchanger
tubes
module
exchanger tubes
bulk material
Prior art date
Application number
BR112019002851-0A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112019002851A2 (pt
Inventor
Winfried DALLMANN
Original Assignee
Dallmann Engineering & Service
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dallmann Engineering & Service filed Critical Dallmann Engineering & Service
Publication of BR112019002851A2 publication Critical patent/BR112019002851A2/pt
Publication of BR112019002851B1 publication Critical patent/BR112019002851B1/pt

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B7/00—Preservation or chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/005—Preserving by heating
    • A23B7/0053—Preserving by heating by direct or indirect contact with heating gases or liquids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B9/00—Preservation of edible seeds, e.g. cereals
    • A23B9/02—Preserving by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/04—Tubular elements of cross-section which is non-circular polygonal, e.g. rectangular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B9/00—Preservation of edible seeds, e.g. cereals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/16—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating loose unpacked materials
    • A23L3/18—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating loose unpacked materials while they are progressively transported through the apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/12—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/10—Heating arrangements using tubes or passages containing heated fluids, e.g. acting as radiative elements; Closed-loop systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0045—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for granular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0075—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the same heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating or cooling the same heat exchange medium at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0083—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
    • F28D7/0091—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium the supplementary medium flowing in series through the units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/02—Removable elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

É proposto um trocador de calor sólido contendo uma pluralidade de tubos de trocador de calor, os quais apresentem uma forma especial e estão dispostos de maneira especial.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção se encontra no campo da técnica de processos e se refere a um módulo de trocador de calor.
ESTADO DA TÉCNICA
[002] Trocadores de calor estão entre os componentes mais importantes no campo da técnica de processos. Eles podem servir para diversos fins, especialmente para resfriar, aquecer ou até secar múltiplos substratos. Muitas vezes trocadores de calor são diferentes de acordo com a natureza dos substratos a serem tratados, a saber: trata-se de gases, líquidos ou sólidos. Enquanto gases e líquidos naturalmente apresentam excelentes propriedades de fluxo, isto não acontece com sólidos. Para poder submeter sólidos a uma troca de calor, sem fundi-los para isso, eles têm que ser irrigáveis, isto é, só são considerados os materiais que por natureza apresentam distribuição de tamanhos de grão que permite lhes permite gotejar, deslizar ou derrapar, ou que são desbastados de maneira correspondente através de etapas de trituração.
[003] Naturalmente, o tratamento de tais materiais a granel irrigáveis do ponto de vista do construtor de instalações é especialmente ambicionado, uma vez que com diâmetro e forma dos substratos pode ocorrer um entupimento das instalações a qualquer momento. Trocadores de calor (de placas) de material sólido convencionais têm que ser acionados com meios de aquecimento e resfriamento limpos, para impedir um entupimento do trocador. Isto encarece o processo adicionalmente, mesmo porque, via de regra, para o aquecimento são empregados vapores de exaustão que têm que ser condensados e purificados antecipadamente.
[004] Trocadores de calor para material a granel irrigável são bastante conhecidos do estado da técnica. Assim, por exemplo, nos pedidos de patente internacionais WO 2007 128104 A1 e WO 2013 163752 A1 bem como do pedido de patente europeu EP 2995898 A2 (SOLEX) são descritas instalações em que a secagem do material a granel, o qual é entregue através de uma grande superfície seguindo a força de gravidade, ocorre através de placas de trocador de calor dispostas paralelamente uma à outra. É desvantajoso aqui que o material a granel passa muito rapidamente pelas zonas de troca de calor, de modo que a instalação tem que apresentar uma grande altura, para alcançar troca de calor suficiente.
[005] Um módulo bem semelhante com iguais desvantagens é objeto do pedido de patente canadense CA 2851781 AA (SOLEX). Uma combinação de tubos e placas de trocador de calor dispostos paralelamente um ao outro é objeto dos dois pedidos de patente CA 2857852 AA e US 2016 025417 AA (SOLEX).
[006] Nesse caso, porém, deve ser considerado que trocadores de calor de placas apresentam a superfície de aquecimento maior, em comparação com o volume espacial em relação a trocadores de calor de feixe de tubos, uma vez que o material a granel não é novamente misturado de fileira de tubos para fileiras de tubos, como no trocador de calor de feixe de tubos.
[007] Do documento DE 19643699 C1 (BABCOCK) é conhecido um resfriador de poço, no qual o material a granel, seguindo a força de gravidade, goteja sobre uma chicana e depois por cima de uma barra de grelhas sobre uma disposição de tubos de resfriamento dispostos defasados com perfil quadrado. O trocador de calor se distingue especialmente pelo fato de que ele, na região dos tubos de resfriamento, não apresenta parede sólida, mas sim os tubos de resfriamento que se encontram por fora estão equipados com aletas, as quais est estão inclinadas na direção do interior do resfriador, de modo que o material a granel não pode sair. Assim aumenta o problema de que as paredes não podem empenar através do contato com o material a granel quente e bloqueiam parcialmente o resfriador. Esta construção é muito dispendiosa e também desvantajosa, porque o resfriador não está fechado e, portanto, emissões são emitidas ao meio ambiente de modo descontrolado.
[008] Um resfriador de poço alternativo é descrito no document US 3.705.620 (KAYATZ). O material a granel goteja através de feixes de serpentinas para a saída.
[009] Objeto do documento US 3.866.673 (PAVLOV) é um trocador de calor para resfriamento de escória de minério, sendo que não são empregados tubos de resfriamento, mas sim serpentinas de resfriamento. Um dispositivo semelhante com uma instalação de aquecimento é divulgado no documento DE 10 2009 054354 B3 (SORG); aqui, porém, trata-se da desidratação e do aquecimento de misturas para a produção de gás.
[0010] Do ponto de vista de engenharia, porém, em vez de empregar os vapores de exaustão para o aquecimento de água, que é empregada como líquido de troca de calor, seria preferido empregar os próprios vapores. Desta maneira o calor poderia ser utilizado diretamente e uma troca de calor em nível mais alto poderia ser alcançada. Até agora isso falha, porém, pelo fato de que os vapores de exaustão condensam parcialmente no trocador, o que pode levar a danos de corrosão, aglutinações e entupimentos, os quais então levam a consideráveis paradas para manutenção, reparo e limpeza.
[0011] O objetivo da presente invenção, portanto, consiste em disponibilizar trocadores de calor sólidos para materiais a granel capazes de gotejar, os quais estejam livres das desvantagens descritas. Especialmente os componentes devem apresentar alta eficiência, isto é, apresentar, por unidade de volume, um desempenho de trocador de calor melhorado em relação ao estado da técnica, ser adaptados a materiais a granel com propriedades de gotejamento distintas, ser fáceis de manter e monta, bem como permitir o emprego de diferentes meios de aquecimento ou resfriamento, especialmente de vapores de exaustão não purificados.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[0012] Um primeiro objeto da invenção se refere a um módulo de trocador de calor sólido, compreendendo ou consistindo em:
[0013] (i) um alojamento fechado para recepção de tubos de trocador de calor;
[0014] (ii) uma pluralidade de tubos de trocador de calor;
[0015] (iii) pelo menos uma entrada de material;
[0016] (iv) pelo menos uma saída de material;
[0017] (v) ligações tubulares entre os tubos de trocador de calor para abastecimento com meios de aquecimento ou de resfriamento; sendo que:
[0018] (a) os tubos de trocador de calor estão agrupados em feixes e nesse caso estão dispostos defasados entre si;
[0019] (b) cada módulo contém de 2 a 10 feixes;
[0020] (c) cada feixe contém de 10 a 100 tubos;
[0021] (d) cada tubo apresenta uma seção transversal rectangular ou rômbica com arestas arredondadas com os ângulos α, β, Y e δ, sendo que para esses ângulos as condições de escolha valem:
[0022] α = 30° a 120°
[0023] β = 60 a 150°
[0024] y = 30° a 120°
[0025] δ = 60° a 150°, com a condição de que a some de todos os ângulos dê 360°, e
[0026] (e) o distanciamento D1 entre dois respectivos tubos de trocador de calor adjacentes em uma fileira bem como o distanciamento D2 entre dois respectivos tubos de trocador de calor adjacentes em duas fileiras adjacentes independentemente uma da outra seja de 10 a 100 mm.
[0027] O objetivo descrito inicialmente é alcançado completamente com um componente, como descrito acima. Em vez de placas, são empregados exclusivamente tubos de trocador de calor, os quais estão dispostos de maneira especial, de modo que um entupimento da instalação fica excluído. Através da combinação de distanciamento de tubos e geometria de tubos, é possível, pela primeira vez, realizar a transferência de calor com o auxílio de vapores de exaustão, uma vez que o fluxo turbulento que provoca estes últimos aumenta a velocidade dos vapores de tal modo, que uma condensação indesejada cessa e a troca de calor é elevada de modo correspondente. Desta maneira o módulo pode ser construído fechado também, sem que exista o perigo de que as paredes laterais empenem através do contato do material a granel quente.
[0028] A seção transversal dos tubos e seu distanciamento podem ser adaptados à natureza do material a granel, especialmente seu ângulo de talude e os débitos de passagem, especialmente em relação ao ângulo de atrito de parede. Os tubos podem ter uma seção transversal circular, preferivelmente elas são quadradas ou rômbicas com arredondamentos, os quais estão adaptados ao ângulo de talude do material a granel, para que o material sólido possa fluir em torno dos tubos tanto tempo quanto possível. Desta maneira o tempo para a troca de calor é prolongado, o que melhora a eficiência em relação à transição de calor por unidade de volume de maneira significativa. Assim podem ser produzidos trocadores de calor que são nitidamente mais compactos do que os componentes de comparação do estado da técnica e, no entanto, têm rendimentos de trocador de calor mais elevados.
MÓDULOS DE TROCADOR DE CALOR SÓLIDO
[0029] Os módulos de trocador de calor contêm os tubos de trocador de calor em forma de vários feixes, preferivelmente 2 a 5. Em cada feixe de tubos os tubos ficam dispostos em fileiras um acima do outro. Preferivelmente os feixes contêm 2 a cerca de 10 tubos e especialmente cerca de 4 a cerca de 6 fileiras com cerca de 10 a cerca de 50 e especialmente cerca de 20 a cerca de 50 tubos, como representado na FIGURA 1. Em relação às fileiras de tubos nos feixes, os tubos ficam defasados um do outro em vãos, como representado na FIGURA 2. Os dados referentes a tubos e feixes de tubos devem ser entendidos como formas de realização preferidas ou típicas. É basicamente possível também produzir instalações maiores, as quais dispõem de números correspondentemente maiores de tubos e feixes de tubos.
[0030] O distanciamento D1 entre dois respectivos tubos de trocador de calor adjacentes em uma fileira bem como o distanciamento D2 entre dois respectivos tubos de trocador de calor adjacentes em duas fileiras adjacentes pode ser de cerca de 10 e cerca de 100 mm e preferivelmente cerca de 40 a cerca de 60 mm independentemente um do outro (compare também a FIGURA 6).
[0031] Os tubos de trocador de calor estão fechados ou individuais, preferivelmente, mas em feixes em um distribuidor, através do qual os líquidos de aquecimento ou de resfriamento podem ser alimentados (vide FIGURA 1, ligações em forma de arco acima e abaixo do feixe de tubos; FIGURA 2, estrutura em forma circular, a qual mostra o corte dos distribuidores e FIGURA 4). Nesse caso os feixes de tubos podem ser operados em conjunto através de um respectivo distribuidor; porém, é possível também abastecer com os meios todos os feixes e, com isso, todos os tubos em conjunto, através de um distribuidor principal ou eventualmente de vários distribuidores secundários.
[0032] Os tubos de trocador de calor podem ser aquecidos ou resfriados com líquidos, vapores, gases, água de resfriamento e misturas correspondentes. Especialmente, porém, eles são operados com feixes não purificados, o que permite a realização de modo especialmente simples e econômico. Desta maneira, nos lados internos dos tubos, o calor de condensação do vapor d’água acima de 100°C pode ser utilizado diretamente. Se os vapores fossem empregados para produção de água quente, só poderiam ser alcançadas temperaturas de 60 a 65°C.
TUBOS DE TROCADOR DE CALOR
[0033] Também quando os tubos de trocador de calor no sentido da presente invenção podem ter um diâmetro arredondado ou oval, seu perfil é preferivelmente retangular ou rômbico, sendo que as arestas são arredondadas para que o material a granel possa fluir em torno do tubo tanto tempo quanto possível e assim a troca de calor é prolongada.
[0034] Outro objeto da invenção se refere, portanto, a um tubo de trocador de calor que se distingue pelo fato de que ele apresenta um perfil em ângulo reto ou rômbico com os ângulos α, β, Y e δ, sendo que para esses ângulos as condições de escolha valem:
[0035] α = 30° a 120°
[0036] β = 60 a 150°
[0037] y = 30° a 120°
[0038] δ = 60° a 150°,
[0039] com a condição de que a some de todos os ângulos dê 360°(compare FIGURA 6). Em uma primeira forma de realização preferida, os quatro ângulos são iguais e são de 90°, em uma segunda forma de realização dois respectivos ângulos são opostos, um com cerca de 90° e outro com cerca de 100°. A montagem dos tubos no módulo ocorre de modo que os ângulos menores opostos da seção transversal de tubo apontam na direção de fluxo.
[0040] O diâmetro dos tubos de trocador de calor (d1) é menos crítico e pode tipicamente ficar entre cerca de 20 e cerca de 100 mm, preferivelmente entre cerca de 30 e cerca de 80 mm e especialmente entre cerca de 40 e cerca de 60 mm. O comprimento dos tubos se orienta pelas dimensões do módulo de trocador de calor e pode ficar entre 1 e 20 metros. Sobre tudo são empregados aços comuns no comércio e aços especiais de alta resistência ao desgaste e à corrosão.
TROCADORES DE CALOR DE SÓLIDOS
[0041] Outro objeto da invenção se refere a um trocador de calor sólido, contendo ou consistindo em pelo menos dois, preferivelmente 4, 3, 5 ou até 10 dos módulos descritos acima. Uma representação de um trocador de calor com cinco módulos está representada na FIGURA 5.
[0042] Nesse caso o material a granel é entregue na cabeça do trocador de calor, concretamente na cabeça do módulo de trocador de calor mais superior (FIGURA 5, em cima). Isto pode ocorrer através de uma abertura, por exemplo através de introdução contínua com uma correia transportadora. O material a granel pode, porém, ser entregue igualmente através de toda a superfície do módulo disponível. A retirada do material a granel tratado ocorre no fundo do trocador de calor ou do módulo mais inferior, por exemplo, através de uma eclusa (FIGURA 5, embaixo). São considerados também outros transportadores de retirada, cujo número se orienta através da seção transversal das dimensões de poço escolhidas.
[0043] Os módulos individuais estão ligados um ou outro através de caixas intermediárias com ou sem sucção de vapores (FIGURA 5, componentes entre os módulos), de modo que eles podem ser acoplados e desacoplados. Para isto eles são preferivelmente móveis e extraíveis através de rolos. Desta maneira se alcança que um módulo que tenha que ser trocado e submetido a manutenção ou reparado possa sair de maneira simples e os trocadores de calor continuar sendo operado. Desta maneira os tubos se limpam no espaço interno através dos gases condensados por lavagem propriamente dita. Os condensados são acumulados e retirados nos pontos baixos.
[0044] É igualmente vantajoso equipar as caixas intermediárias com entradas de inspeção, através das quais outra limpeza mecânica dos trocadores de calor de feixe de tubos possa ocorrer ao longo das vias de tubos - caso necessário.
[0045] Toda a construção pode ser produzida com o emprego de aço comum no comércio ou aço especial de alta resistência ao desgaste e à corrosão. A realização pode ser resistente à pressão dependendo da espessura do material, também, por exemplo, 13 bar de sobrepressão através dos tubos (demonstração através do cálculo com os métodos de elementos finitos).
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[0046] Outro objeto da invenção se refere a um processo para tratamento de material a granel capaz de gotejar, especialmente para seu aquecimento ou resfriamento, no qual o material é submetido a uma troca de calor com o emprego de pelo menos um módulo de trocador de calor sólido, como esclarecido anteriormente. Nesse caso pode-se empregar material a granel que seja selecionado do grupo que é formado por sementes, areias e sucata de polímero ou outros materiais ou materiais a granel gotejáveis, os quais devem ser aquecidos ou resfriados.
[0047] Um último objeto da invenção se refere ao emprego de um módulo de trocador de calor, como esclarecido anteriormente, para tratamento de material a granel gotejável.
[0048] A invenção é esclarecida mais detalhadamente a seguir com o auxílio de 6 desenhos, sem restringi-la aos mesmos.
EXEMPLO 1
[0049] O pré-aquecimento de semente de colza (diâmetro médio por partícula: cerca de 2 mm) foi realizado em um trocador de calor sólido de acordo com a invenção do tipo de feixe de tubos, o qual continha um total de 5 módulos e apresentada uma altura de 20 m. Cada módulo continha 5feixes de tubos de trocador de calor, os quais estavam dispostos em 4 respectivas fileiras defasadas uma da outra por feixe em relação a respectivos 20 tubos (análogo às ilustrações 2 e 3). O diâmetro dos tubos era de 51 mm, os distanciamentos D1 e D2 era de 43 mm. Os tubos propriamente ditos apresentavam um perfil rômbico, com os seguintes ângulos:
[0050] α = 80°
[0051] β = 100°
[0052] Y = 80°
[0053] δ = 100°
[0054] O material a granel apresentava, quando da entrega ao trocador de calor, uma temperatura de 25°C e uma umidade de 9% em peso. O trocador foi operado com feixes não purificados (do condicionamento de sementes e secagem de sucata bem como água de vapores com uma temperatura de cerca de 60°C. Na saída o material a granel apresentava uma temperatura de 50°C e uma umidade residual de 8% em peso.
EXEMPLO 2
[0055] O preaquecimento de soja quebrada (maior comprimento: cerca de 6 mm) foi realizado em um trocador de calor sólido de acordo como a invenção do tipo de feixes de tubos, o qual continha um total de 5 módulos e apresentada uma altura de 20 m. cada módulo continua 5 feixes de tubos de trocador de calor, os quais estavam dispostos defasados um do outro em quatro respectivas fileiras por feixe em relação a 20 respectivos tubos (análogo às ilustrações 2 e 3). O diâmetro dos tubos era de 51 mm, os distanciamentos D1 e D2 eram de 43 mm. Os tubos propriamente ditos apresentavam um perfil rômbico, com os seguintes ângulos:
[0056] α = 80°
[0057] β = 100°
[0058] Y = 80°
[0059] δ = 100°
[0060] O material a granel apresentava, quando da entrega ao trocador de calor, uma temperatura de 25°C e uma umidade de 8% em peso. O trocador foi operado com feixes não purificados (do condicionamento de sementes e secagem de sucata bem como água de vapores com uma temperatura de cerca de 100°C. Na saída o material a granel apresentava uma temperatura de 50°C e uma umidade residual de 7,5 % em peso.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0061] FIGURA 1 - Corte vertical através de um módulo de trocador de calor com 4 grupos de tubos. A direção de fluxo do material a granel passa da direita para a esquerda.
[0062] FIGURA 2 - Corte horizontal através de um módulo de trocador de calor com 5 grupos de tubos. A direção de fluxo do material a granel passa da direita para a esquerda.
[0063] FIGURA 3 - 1 feixe com 4 grupos de tubos. Está representado ainda o perfil de um tubo de trocador de calor.
[0064] FIGURA 4 - Detalhe da cabeça do distribuidor.
[0065] FIGURA 5 - Disposição de 5 módulos de trocador de calor em um combinado.
[0066] FIGURA 6 - Seção transversal de uma disposição de 3 tubos de trocador de calor em duas fileiras adjacentes.

Claims (12)

1. Módulo de trocador de calor sólido, caracterizado pelo fato de que compreende ou consiste em: (i) um alojamento fechado para recepção de tubos de trocador de calor; (j) ) uma pluralidade de tubos de trocador de calor; (k) i) pelo menos uma entrada de material; (l) ) pelo menos uma saída de material; (v) ligações tubulares entre os tubos de trocador de calor para abastecimento com meios de aquecimento ou resfriamento; sendo que: (w) os tubos de trocador de calor estão agrupados em feixes e dispostos defasados um do outro; (x) cada módulo contém 2 a 10 feixes; (y) cada feixe contém 10 a 100 tubos; (z) cada tubo apresente uma seção transversal retangular ou rômbica com arestas arredondadas com os ângulos α, β, Y e δ, sendo que para esses ângulos as condições de escolha valem, e: α = 30° a 120° β = 60 a 150° y = 30° a 120° δ = 60° a 150° com a condição de que a soma de todos os ângulos dê 360°, (aa) os tubos são dispostos nos feixes de modo que cada um dos ângulos β e δ apontam para cima e para baixo e cada um dos ângulos α e y apontam para a direita e esquerda, e (bb) o distanciamento D1 entre dois respectivos tubos de trocador de calor adjacentes em uma fileira bem como o distanciamento D2 entre dois respectivos tubos de trocador de calor adjacentes em duas fileiras adjacentes fica entre 10 e 100 mm, independentemente um do outro, de modo que o módulo possui rolos para que possa ser movido e extraído.
2. Módulo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os tubos de trocador de calor no feixe estão dispostos em 2 a 10 fileiras, defasados um do outro em vãos.
3. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os tubos de trocador de calor apresentam no feixe um respectivo diâmetro d1 na faixa de 20 a 100 mm.
4. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os tubos de trocador de calor estão ligados através de um distribuidor para recepção do líquido de aquecimento ou resfriamento.
5. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os tubos de trocador de calor são aquecidos ou resfriados com líquidos, vapores, vapores frescos, gases, água de resfriamento e misturas correspondentes.
6. Módulo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os tubos de trocador de calor são aquecidos com vapores de exaustão não purificados.
7. Trocador de calor sólido caracterizado pelo fato de que contém ou consiste em pelo menos dois módulos como definidos na reivindicação 1, em que os módulos são dispostos um acima do outro no trocador.
8. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os módulos estão ligados entre si através de caixas intermediárias.
9. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os módulos podem ser basculhados no mesmo.
10. Processo para tratamento de material a granel gotejável, caracterizado pelo fato de que compreende ou consiste das etapas de: (a) prover o trocador de calor sólido definido na reivindicação 7, (b) submeter o material a granel para uma entrada do trocador de calor, e (c) coletar o material a granel tratado de uma saída do trocador de calor.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que se emprega material a granel selecionado do grupo formado por sementes, areias e sucata de polímero.
12. Uso de um módulo de trocador de calor como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para tratamento de material a granel gotejante.
BR112019002851-0A 2016-08-14 2017-08-01 Módulo de trocador de calor de material sólido BR112019002851B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16184132.5A EP3285036B1 (de) 2016-08-14 2016-08-14 Feststoffwärmeaustauschermodul
EP16184132.5 2016-08-14
PCT/EP2017/069466 WO2018033386A1 (de) 2016-08-14 2017-08-01 Feststoffwärmeaustauschermodul

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112019002851A2 BR112019002851A2 (pt) 2019-05-14
BR112019002851B1 true BR112019002851B1 (pt) 2022-08-30

Family

ID=56740876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019002851-0A BR112019002851B1 (pt) 2016-08-14 2017-08-01 Módulo de trocador de calor de material sólido

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11002486B2 (pt)
EP (1) EP3285036B1 (pt)
BR (1) BR112019002851B1 (pt)
CA (1) CA3033085A1 (pt)
ES (1) ES2855099T3 (pt)
HU (1) HUE053086T2 (pt)
PL (1) PL3285036T3 (pt)
RS (1) RS61673B1 (pt)
WO (1) WO2018033386A1 (pt)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110779318B (zh) * 2019-03-14 2022-04-01 邢台旭阳科技有限公司 一种湿煤干燥装置及利用其的湿煤干燥方法
CN113099706B (zh) * 2021-05-21 2022-07-22 山东大学深圳研究院 一种适用柔性器件散热的环路热管、工作方法及散热装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2269929A (en) * 1938-01-24 1942-01-13 William T Downs Cooling mechanism
DE2010601B2 (de) * 1970-03-06 1976-02-12 Claudius Peters Ag, 2000 Hamburg Zweistufiger kuehler fuer grobstueckiges brenngut wie zementklinker
US3866673A (en) * 1973-10-16 1975-02-18 Anatoly Petrovich Pavlov Heat exchanger for cooling ore cinders
FR2369525A1 (fr) * 1976-11-02 1978-05-26 Lacombe Jacques Sechoir de matiere vegetale, notamment pour cereales
US4255841A (en) * 1979-08-20 1981-03-17 Ecolaire Incorporated Condenser construction with delayed tube bundles
WO1998017959A1 (de) * 1996-10-23 1998-04-30 Babcock-Bsh Gmbh Schachtkühler
DE19643699C1 (de) * 1996-10-23 1998-03-26 Babcock Bsh Gmbh Schachtkühler
DE19917115A1 (de) * 1999-04-15 2000-10-19 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines Gasstroms
US8578624B2 (en) 2006-05-05 2013-11-12 Solex Thermal Science Inc. Indirect-heat thermal processing of particulate material
DE102006045807A1 (de) * 2006-09-26 2008-04-03 Grenzebach Bsh Gmbh Wärmetauscher
DE102009054354B3 (de) * 2009-11-24 2011-06-09 Beteiligungen Sorg Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Entwässern und Vorwärmen von Gemenge für Glasschmelzanlagen
DE102010023018B3 (de) 2010-06-08 2011-05-19 Beteiligungen Sorg Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Beschicken von Vorwärmern für Glas-Schmelzanlagen
DE102010027338B4 (de) * 2010-07-15 2012-04-05 Benteler Automobiltechnik Gmbh Wärmeaustauscher in einem Kraftfahrzeug
DE102011056334A1 (de) 2011-12-13 2013-06-13 Dr. Herfeld Gmbh & Co Kg Verfahren zum Kühlen von pulver- und/oder granulatförmigem Schüttgut sowie Kühleinrichtung
US9459054B2 (en) 2012-05-04 2016-10-04 Solex Thermal Science Inc. Heat exchanger for cooling bulk solids
CA2851781A1 (en) 2014-05-13 2015-11-13 Solex Thermal Science Inc. Heat exchanger for cooling or heating bulk solids
US9638478B2 (en) 2014-07-25 2017-05-02 Solex Thermal Science Inc. Heat exchanger for cooling bulk solids
CA2857852C (en) 2014-07-25 2021-05-18 Solex Thermal Science Inc. Heat exchanger for cooling bulk solids
US20160076813A1 (en) 2014-09-12 2016-03-17 Solex Thermal Science Inc. Heat exchanger for heating bulk solids

Also Published As

Publication number Publication date
CA3033085A1 (en) 2018-02-22
ES2855099T3 (es) 2021-09-23
WO2018033386A1 (de) 2018-02-22
US20190285350A1 (en) 2019-09-19
BR112019002851A2 (pt) 2019-05-14
EP3285036B1 (de) 2020-11-18
PL3285036T3 (pl) 2021-07-05
RS61673B1 (sr) 2021-04-29
US11002486B2 (en) 2021-05-11
EP3285036A1 (de) 2018-02-21
HUE053086T2 (hu) 2021-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8365812B2 (en) Shell and tube heat exchanger
US20120318017A1 (en) System and method for cryogenic condensing
BR112017015741B1 (pt) Distribuidor de gás para coluna de troca de calor e/ou transferência de massa
BRPI0711419A2 (pt) processamento térmico por calor indireto de material particulado
BR112019002851B1 (pt) Módulo de trocador de calor de material sólido
KR101146105B1 (ko) 판형 열교환기용 전열 플레이트
US10035077B2 (en) Falling film evaporator
SE528310C8 (sv) Plattvärmeväxlare
US10048012B2 (en) Tube register for indirect heat exchange
US7850826B2 (en) Multi-stage flash evaporator
KR100870449B1 (ko) 증발식 폐수처리장치
US9313829B2 (en) Heated entrained sulfur removal element
BR112013000772B1 (pt) Aparelho de resfriamento para materiais a granel quentes
US20130233512A1 (en) Heat exchanger
US8691054B2 (en) Multi-stage flash evaporator
US1617083A (en) Heat exchanger
EP3184950B1 (en) A distillation plant with removable plate heat exchangers
GB2472849A (en) Heat exchanger
CN102212376B (zh) 生物质热解液化用层流冷凝器
SE506512C2 (sv) Anordning för avlägsnande av värme och föroreningar från rökgaser
GB2479866A (en) A Heat Pipe Heat Exchanger Which Includes a Baffle
RU2341726C1 (ru) Ширмовый пароводяной подогреватель
KR101146106B1 (ko) 판형 열교환기
CN113795318A (zh) 处理诸如海水的供给物的板式热交换器、热交换板和方法
WO2023154048A1 (en) Devices, systems and methods for effluent removal from furnace process gas

Legal Events

Date Code Title Description
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 01/08/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS