CN103776251A

CN103776251A - 热风分配器

Info

Publication number: CN103776251A
Application number: CN201210395056.2A
Authority: CN
Inventors: 曾宪忠; 郑虹玲; 陈翔; 丛林; 刘翠云
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: CN103776251B

Abstract

本发明涉及一种热风分配器，用于将水平进风转化成垂直出风。所述热风分配器包括，蜗壳，其具有进风口并限定了中空的内腔，安装在蜗壳内腔中的导风装置，其包括相对平行布置的圆环形第一底板和圆环形第二底板，在所述第一底板和第二底板的中心孔处设有第一和第二锥套，从而在所述第一和第二锥套之间形成了出风口，其中，在第一和第二底板之间设置了多个弧形的导流板。根据本发明的热风分配器尾部失风小，并且能均匀顺直分配热风。

Description

热风分配器

技术领域

本发明涉及塔式干燥设备，更具体地涉及塔式干燥设备中的热风分配器。

背景技术

热风分配器是喷雾干燥塔上的用于热风均匀分配的关键部件。目前，热风分配器主要有蜗壳水平多孔板式和蜗壳翅片式两种结构。图1a和1b示意性地显示了这两种结构的热风分配器，其中图1a是蜗壳水平多孔板式的热风分配器，图1b是蜗壳翅片式的热风分配器。图中的箭头显示了风流动方向。

在使用中，对于蜗壳水平多孔板式结构的热风分配器，热风首先流入蜗壳，然后再经水平多孔板进入塔内。这种结构的热风分配器会强制将集中、环形出风转化成顺直出风，因此只适用于有集中出风要求的压力喷嘴或气流喷嘴喷雾干燥，并且这种结构阻力较大，能耗也较高。对于蜗壳翅片式结构的热风分配器：热风首先流入蜗壳，然后再经安装有翅片的环状空间后进入塔内。对于细粒状橡胶喷雾干燥塔，由于物料特性的要求，使用这种结构的热风分配器时，蜗壳尾部失风会造成热风跑偏，进而形成比较严重的物料粘壁、粘顶，最终可导致堵塔或发生火灾。由此常规的热风分配器通常不能满足细粒状橡胶喷雾干燥的要求。特别需要尾部失风小、阻力小，并且能均匀顺直分配热风的组合分配器。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种热风分配器，其能够解决蜗壳尾部失风严重和顺直进风不均匀的问题。

根据本发明，提出了一种热风分配器，用于将水平进风转化成垂直出风，该热风分配器包括，

蜗壳，其具有进风口并限定了中空的内腔，

安装在蜗壳内腔中的导风装置，其包括相对平行布置的圆环形第一底板和圆环形第二底板，在第一底板和第二底板的中心孔处设有第一和第二锥套，从而在第一和第二锥套之间形成了出风口，

其中，在第一和第二底板之间设置了多个弧形的导流板。

这种带有弧形的导流板的热风分配器能够对风进行导向有利于减小风压损失，降低能耗。还能够使顺直性出风趋势增强，对风量的调节作用也较大。

在一个实施例中，第一底板和第二底板的外半径均为导流板的半径的两倍。这种结构的导流板使得风在蜗壳内的风压损失最小，因此能耗也相应地最小。

在一个实施例中，导流板在第一底板或第二底板的圆面上均匀间隔布置。在一个优选的实施例中，导流板布置为其外缘与第一底板或第二底板的外圆相切，并且其内缘指向第一底板或第二底板的圆心。也就是说，导流板的内缘与第一底板或第二底板相应的直径相切。这种布置方式更有利于减小蜗壳内的风压损失。

在一个实施例中，导流板的数量为8-16。在此数量范围内的导流板对风的阻挡较小而且能够产生较强的垂直出风。

在一个实施例中，蜗壳构造为其周向侧壁为阿基米德螺线，顶壁和底壁为平面。在另一个实施例中，第一底板或第二底板的外圆形成阿基米德螺线的基圆。这种结构的蜗壳可使风平稳、顺向地流动，不存在急转弯、剧烈扰动等高阻力环节，由此所消耗的能量会很小。

在一个实施例中，进风口为矩形，其顶壁和底壁之间的距离与其两个侧壁之间的距离之比在1∶1到1∶2之间。这种接近于正方形的进风口有利于使风趋向于沿基圆圆周均匀进风的理想运动状态，并且由此减轻蜗壳的尾部失风。

在一个实施例中，导风装置的第一底板和第二底板之间的间隙值小于等于蜗壳的顶壁和底壁之间的间隙值。这种结构也有利于使风趋向于沿蜗壳圆周均匀进风的理想运动状态，并因此减轻蜗壳的尾部失风。在一个优选的实施例中，导风装置的第一底板和第二底板之间的间隙值与蜗壳的顶壁和底壁之间的间隙值之比在1∶5到1∶1之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过在热风分配器的导风装置中设置导流板对风进行导向有利于减小风压损失，降低能耗。还能够使垂直出风趋势增强，对风量的调节作用也较大。接近于正方形的进风口有利于使风趋向于沿蜗壳圆周均匀进风的理想运动状态，并且由此减轻蜗壳的尾部失风。此外，阿基米德螺线形的蜗壳可使风平稳、顺向地流动，所消耗的能量也很小。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1a是现有技术中的蜗壳水平多孔板式热风分配器进风示意图；

图1b是现有技术中的蜗壳翅片式热风分配器进风示意图；

图2是根据本发明的热风分配器的俯视图；

图3是图2中D-D剖视图；

图4是根据本发明的热风分配器风流向示意图；

图5是使用本发明的热风分配器的雾化干燥器的剖视图；

图6是根据本发明的雾化干燥器的进风示意图。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图2示意性地显示了根据本发明的热风分配器10。热风分配器10包括导风装置11和容纳该导风装置11的蜗壳12。在蜗壳12的端部设置有进风口14。

如图3所示，导风装置11包括圆环形第一底板21和圆环形第二底板22。第一底板21和第二底板22相对平行布置以构成导风装置11的主体。第一底板21和第二底板22分别在其中心孔处与第一锥套23和第二锥套24相连接，并且第一锥套23和第二锥套24的小端朝向相同的方向，如图3所示朝向第一底板21，由此第一锥套23和第二锥套24之间的间隙形成环形出风口25。

可以理解地是，第一锥套23和第二锥套24可以为彼此平行式安装，也可为趋向于彼此靠近地安装使得风道朝向环形出风口25逐渐变小。第二锥套24使得在导风装置11的中心位置形成一个漏斗状通孔，该通孔可用于安装下文所述的雾化器31。

导风装置11还包括多个固定设置在第一底板21和第二底板22的间隙中的弧形的导流板13。导流板13弯向出风口25使得蜗壳12内的风分区域从环形出风口25流出。发明人发现，导流板13的数量越多，产生垂直出风的趋势越强，对风量的调节作用越大。如果导流板13的数量足够多，则可产生很强的垂直出风。因此为了增强对风的调控作用，通常导流板13的数量通常选择为8-16，如在图2所示的实施例中选择了8片。在一个实施例中，多个导流板13在第一底板21或第二底板22的圆面上均匀间隔布置。在一个优选的实施例中，导流板13布置为其外缘与第一底板21或第二底板22的外圆相切，并且其内缘指向第一底板21或第二底板22的圆心。也就是说，导流板13的内缘与第一底板21或第二底板22相应的直径相切。这种带有导流板13的热风分配器10能够对旋转风均匀平稳地转化为顺直风，有利于减小风压损失，降低能耗。在另一个实施例中，导流板13具体构造为其半径为第一底板21或第二底板22的半径的一半。发明人发现这种结构的导流板13使得蜗壳12内的风压损失最小，因此能耗也最小。

蜗壳12构造为其周向侧壁为阿基米德螺线，而顶壁和底壁为平面。从整体上来看，蜗壳12为扁平的“蜗壳结构”。导风装置11位于蜗壳内腔的中心位置。在一个实施例中，第一底板21或第二底板22的外圆为阿基米德螺线的基圆。这种结构的蜗壳12使得风流入直线段时被整理成均匀排列的集合流线41。而风进入曲线段后，最内侧的流线先以一定的内旋角度流入导风装置11。随后与其彼邻的流线依次沿基圆流入导风装置11。在曲线段结束区，最靠外的流线最后流入导风装置11，如图4中的虚线所示。在这种流动中，风平稳、顺向地流动，不存在急转弯、剧烈扰动等高阻力环节，由此所消耗的能量会很小。

发明人经研究发现，蜗壳12的扁平程度也是影响蜗壳12尾部失风状况的重要因素。如图2和3所示，假设矩形进风口14的侧壁之间的距离（即进风口14的宽度）为A，进风口14的顶壁和底壁之间的距离（即蜗壳12的厚度）为B。当A=B，即进风口14的形状为正方形时，风的流动最接近理想状态，即“沿基圆（即第一底板21或第二底板22）圆周均匀进风”，蜗壳12尾部失风状况也最轻微。而当A＞B，即进风口14的形状为长方形时，风的流动开始偏离理想状态，蜗壳12尾部失风状况也逐渐严重。进风口14越扁平，蜗壳12尾部失风状况也逐渐严重。在实际生产中，实现A=B的进风口14比较困难，通常设计为A＞B，即进风口14为长方形。由于蜗壳12中的风速需要控制在一个合理的范围内，所以A×B为一定值。显然A值取得越大，B值就相应越小，相应地进风口14的形状就越趋于“扁平”，蜗壳12尾部失风状况也越严重。在一个实施例中，进风口14为矩形。优选地，蜗壳12的厚度B与进风口14宽度A的比值在1∶1到1∶2之间。这种设计不但适于实际使用，而且能显著减轻蜗壳12尾部失风状况。

发明人还发现，导风装置11的第一底板21和第二底板22之间的间隙值（即导风装置11的厚度，图3中的距离C）小于或等于蜗壳12的厚度B时，也有利于蜗壳12内的风按照理想状态流动并因此减轻蜗壳12尾部失风状况。从整体上来看，这种结构的热风分配器10形成哑铃状，如图3所示。在一个实施例中，导风装置11的厚度C与蜗壳12的厚度B之比在1∶5到1∶1之间。

根据本发明的热风分配器10能够用于雾化干燥器中。图5示意性地显示了这种雾化干燥器的剖视图。在图5所示的实施例中，雾化器50固定连接于第二底板22，并且雾化器50的锥形高速轴51穿过锥套24所形成的漏斗状通孔使得雾化轮52能够进入干燥塔（未示出）的内部。图6示意性地显示了使用热风分配器10的雾化干燥器的进风图，图中箭头显示了风的流向。

另外，根据工况，还可以在热风分配器10上设置保温层。例如当进风温度低于250℃时，热风分配器10的上平面无需设置保温层。而当进风温度高于250℃时，需要在热风分配器10的下平面设置保温层以减少干燥塔50顶部因温度过高而引起物料粘顶。

下面根据附图对热风分配器10的设计过程进行描述。

首先，根据实际工况确定导风装置11的第一底板21和第二底板22的半径、导风装置11的厚度C，以及导流板13的半径和数量。

然后，根据实际工况确定蜗壳12的厚度B。然后，根据蜗壳12内的风速和下面公式计算出进风口14的宽度A：

U=V/AB

其中，V：气体的体积流量m³/s；

A：进风口14的宽度m；

B：蜗壳12的厚度m；

U：进风流速。

最后，根据四线渐伸螺线作图法做出近似阿基米德螺线，得到蜗壳12的周向侧壁的形状。四线渐伸螺线作图法是本领域的技术人员所熟知的，为了简单起见这里不再赘述。

实施例1

首先，根据实际工况，确定出第一底板21和第二底板22的半径为365mm，导风装置11的厚度C选择为130mm。导流板13的半径为第一底板21的半径的一半，即182.5mm。导流板13的数量选择为八。

然后，根据实际工况，初定蜗壳12的厚度B为200mm，B∶C=1∶1.54，处于1∶1-1∶5的范围内。将进风流速U选择为8m/s，气体的体积流量V选择为0.566m³/s，由此计算出进风口14的宽度A为350mm。B∶A=1∶1.75，处于1∶1-1∶2的范围内。

最后，根据四线渐伸螺线作图法做出近似阿基米德螺线，得到蜗壳12的周向侧壁的形状。

在实际使用中发现，根据实施例1制造的热风分配器10能够极大地减轻蜗壳12尾部失风状况。同时风在蜗壳12内流动平稳，所消耗的能量也很小。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种热风分配器，用于将水平进风转化成垂直出风，所述热风分配器包括，

蜗壳，其具有进风口并限定了中空的内腔，

安装在蜗壳内腔中的导风装置，其包括相对平行布置的圆环形第一底板和圆环形第二底板，在所述第一底板和第二底板的中心孔处设有第一和第二锥套，从而在所述第一和第二锥套之间形成了出风口，

其中，在第一和第二底板之间设置了多个弧形的导流板。

2.根据权利要求1所述的热风分配器，其特征在于，所述导流板在所述第一底板或所述第二底板的圆面上均匀间隔布置。

3.根据权利要求1或2所述的热风分配器，其特征在于，所述导流板布置为其外缘与第一底板或第二底板的外圆相切，并且其内缘指向第一底板或第二底板的圆心。

4.根据上述权利要求中任一项所述的热风分配器，其特征在于，所述第一底板和第二底板的外半径均为所述导流板的半径的两倍。

5.根据上述权利要求中任一项所述的热风分配器，其特征在于，所述导流板的数量为8-16。

6.根据上述权利要求中任一项所述的热风分配器，其特征在于，所述蜗壳构造为其周向侧壁为阿基米德螺线，顶壁和底壁为平面。

7.根据权利要求6所述的热风分配器，其特征在于，所述进风口为矩形，其顶壁和底壁之间的距离与其两个侧壁之间的距离之比在1∶1到1∶2之间。

8.根据权利要求6或7所述的热风分配器，其特征在于，所述导风装置的第一底板和第二底板之间的间隙值小于等于蜗壳的顶壁和底壁之间的间隙值。

9.根据权利要求8所述的热风分配器，其特征在于，所述导风装置的第一底板和第二底板之间的间隙值与蜗壳的顶壁和底壁之间的间隙值之比在1∶5到1∶1之间。

10.根据权利要求6到9中任一项所述的热风分配器，其特征在于，所述第一底板或第二底板的外圆形成所述阿基米德螺线的基圆。