CN104740891A - 内翅片管空气冷却结晶器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内翅片管空气冷却结晶器，特别涉及一种用空气为冷却介质和内翅片管换热的冷却结晶工艺设备；它主要由底板(1)、筒体(2)、加强筋板(3)、空气进口管(4)、下部环形管板(5)、内翅片管(6)、溶液进口管(7)、上部管板(8)、槽钢支架(9)、液位计管口(10)、搅拌装置(11)、人孔(12)、温度计管口(13)、锥筒体(14)、料液排出管(15)等组成；它是通过内翅片管将需冷却结晶溶液与空气进行间壁换热，空气走管程吸收热量温度升高排出翅片管，溶液放出热量温度降低并在结晶室冷却结晶析出晶体；本发明设备结构简单，操作方便，不需要使用冷却水，结晶效果好，大幅度降低了生产成本。
Description
1、技术领域
本发明属于一种冷却结晶工艺设备，特别涉及一种用空气为冷却介质和内翅片管换热的冷却结晶工艺设备。
2、技术背景
冷却结晶设备是化工生产中重要单元设备，冷却结晶设备种类很多，从换热方法上主要可分为二类：一是间壁换热冷却结晶设备，最典型的为夹套冷却结晶器、蛇管冷却结晶器及外循环冷却结晶器，它们是将冷却水通入夹套或蛇管或列管换热器壳程，通过间壁换热，使溶液冷却结晶，这种间壁冷却结晶工艺设备最大缺点是需消耗大量冷却水。二是直接混合换热冷却结晶设备，如中国实用新型专利200920274070.0提供了一种以空气为冷却剂的空气冷却结晶塔，它使用空气与热溶液直接混和换热实现冷却结晶，生产能力大，节能显著。从节能与生产效率上看，直接混合换热冷却结晶设备显著优于间壁换热冷却结晶设备，但直接混合换热冷却结晶设备也存在缺点：一是由于直接使用空气与溶液混和换热，空气中杂质进入溶液中影响产品质量；二是空气易夹带溶液造成产品溶液浪费损失；三是被冷却流体在工艺上必须允许能够和空气相互混合。
3、发明目的
为了克服上述间壁冷却结晶器与直接混合换热冷却结晶设备的不足，本发明提供了一种内翅片管空气冷却结晶器，它是以空气为冷却剂，通过内翅片管进行间壁换热的内循环冷却结晶器，它不需要使用冷却水，而且空气也不会污染溶液与产品，冷却结晶效果好，操作方便。
4、发明内容
为实现上述目的，本发明采用一种内翅片管空气冷却结晶器，本发明主要内容与技术特征是：
内翅片管空气冷却结晶器主要由底板(1)、筒体(2)、加强筋板(3)、空气进口管(4)、下部环形管板(5)、内翅片管(6)、溶液进口管(7)、上部管板(8)、槽钢支架(9)、液位计管口(10)、搅拌装置(11)、人孔(12)、温度计管口(13)、锥筒体(14)、料液排出管(15)等组成。
内翅片管空气冷却结晶器通过内翅片管(6)、下部环形管板(5)、锥筒体(14)隔离分为结晶室与空气室，需冷却结晶溶液在结晶室流动，空气在空气室流动。
加强筋板(3)分别焊接在底板(1)与筒体(2)上，用于加强设备强度。
空气进口管(4)设置筒体(2)上且位于下部环形管板(5)下部，用于通入一定压力与流量的空气。
内翅片管(6)两端分别固定在下部环形管板(5)与上部管板(8)上。内翅片管(6)由基管(6-1)、翅片(6-2)及中心圆管(6-3)组成，基管(6-1)是一种圆管，翅片(6-2)一端为圆弧型，一端为的长方形，中心圆管(6-3)是一种圆管，翅片(6-2)沿基管内圆周均布，圆弧端直接接触基管(6-1)内壁，长方形端直接固定于中心圆管(6-3)外壁上，翅片(6-2)上沿轴线方向钻有一定数量圆孔或方形孔，使空气在管内沿翅片与基管内壁面向上流动时发生湍流。
由于基管(6-1)内表面设置有翅片(6-2)，增大了内翅片管(6)的内表面积，从而增加了空气侧的换热能力，使空气侧与溶液侧换热能力匹配，提高换热效果。
槽钢支架(9)呈井字架，固定在上部管板(8)上，其作用主要是支承搅拌装置(11)。
液位计管口(10)用于安装液位计，测定结晶室内溶液液位，温度计管口(13)用于安装温度计，测定结晶室内溶液温度。
搅拌装置(11)由减速机(11-1)、机架(11-2)、底座凸缘(11-3)、搅拌轴(11-4)、搅拌器A(11-5)、搅拌器B(11-6)等组成。
内翅片管空气冷却结晶器工作过程是：需冷却结晶溶液通过溶液进口管(7)加入结晶室内，在搅拌装置(11)搅拌条件下，溶液在结晶室内形成轴向流与径向流，并在各内翅片管(6)之间形成湍流。通过鼓风机将空气经空气进口管(4)送入将空气室，空气在空气室内再分送至各内翅片管(6)管内，向上流动，由于内翅片管(6)管内翅片(6-2)上钻有一定数量的圆孔或方形孔，使空气在管内沿翅片与基管内壁面向上流动时发生湍流。空气与溶液两种流体通过翅片管间壁换热，空气吸收热量温度升高排出翅片管，溶液放出热量温度降低并在结晶室冷却结晶析出晶体。由于搅拌作用，溶液循环流动，溶液在结晶室内对流扩散与结晶散热快，溶液各处过饱和度基本趋于一致，因此，产品结晶好。溶液冷却结晶后的料液通过料液排出管(15)排出结晶室。
本发明内翅片管空气冷却结晶器，其技术特征是：控制空气在翅片管内流速为5-25m/s，使空气在管内沿翅片与基管内壁面向上流动时发生湍流，提高空气侧传热系数。
本发明内翅片管空气冷却结晶器，其技术特征是：所采用的搅拌方式为能同时产生轴向流与径向流的混合流型搅拌器，最佳搅拌器型式可以选择斜叶浆式搅拌器、斜叶涡轮搅拌器，在搅拌时能同时产生轴向流与径向流，即有利于溶液冷却换热，又有利于溶液结晶长大。控制搅拌转速在20-120转/分钟，一方面，溶液对管壁面有较强的冲刷作用，从而防止污垢的沉积及结晶吸附，另一方面强化传热效果，有效提高换热效率。所采用的搅拌器可根据结晶室容积大小与结构尺寸设置一层搅拌器成多层搅拌器。
本发明内翅片管空气冷却结晶器，其技术特征是：内翅片管(6)沿圆周均匀布置，可以沿圆周均匀设置一层内翅片管(6)或多层内翅片管(6)，同一圆周方向相邻内翅片管(6)中心距离为内翅片管(6)外径的1.5-5倍，相邻两圆周方向相邻内翅片管(6)中心距离为内翅片管(6)外径的2-5。
5、发明特点
本发明与间壁冷却结晶器与直接混合换热冷却结晶设备相比，具有以下优点：
(1)本发明设备结构简单，操作方便，由于使用空气为冷却介质，使溶液在冷却结晶过程中，不受空气中杂质污染，也不会发生空气夹带损失料液现象，它比直接混合换热冷却结晶设备更清洁环保。同时也避免了间壁冷却结晶需要消耗大量冷却水，从而大幅度降低了能耗与成本。
(2)本发明采用内翅片管间壁换热，由于在内翅片管内表面增设翅片增加了换热面积，从而增加了空气侧的换热能力，使空气侧与溶液侧换热能力匹配，提高换热效果。
(3)本发明内翅片管在结晶室内沿圆周均布，采用了能同时产生轴向流与径向流的搅拌装置，使溶液在结晶室内产生大循环轴向流与大循环径向流，一方面，溶液在内翅片管之间大循环流动，溶液对管壁面有较强的冲刷作用，从而防止污垢的沉积及结晶吸附，另一方面强化传热效果，有效提高换热效率。再者，溶液在结晶器内能快速对流扩散与结晶散热，各处溶液饱和度趋于一致，有利于使结晶在介稳区内稳步生长至要求的粒度。
6、附图说明
图1为内翅片管空气冷却结晶器示意图。
图2为内翅片管空气冷却结晶器俯视图。
图3为内翅片管剖面结构示意图。
7、具体实施方式
如图1、图2所示，本发明公开一种内翅片管空气冷却结晶器示意图，它主要由底板(1)、筒体(2)、加强筋板(3)、空气进口管(4)、下部环形管板(5)、内翅片管(6)、溶液进口管(7)、上部管板(8)、槽钢支架(9)、液位计管口(10)、搅拌装置(11)、人孔(12)、温度计管口(13)、锥筒体(14)、料液排出管(15)等组成。
内翅片管空气冷却结晶器通过内翅片管(6)、下部环形管板(5)、锥筒体(14)隔离分为结晶室与空气室，需冷却结晶溶液在结晶室流动，空气在空气室流动。
加强筋板(3)分别焊接在底板(1)与筒体(2)上，用于加强设备强度。
空气进口管(4)设置在筒体(2)上且位于下部环形管板(5)下部，用于通入一定压力与流量的空气。
内翅片管(6)两端分别固定在下部环形管板(5)与上部管板(8)上，内翅片管(6)在下部环形管板(5)与上部管板(8)上沿圆周均匀布置，可以沿圆周均匀设置一层内翅片管(6)或多层内翅片管(6)，同一圆周方向相邻内翅片管(6)中心距离为内翅片管(6)外径的1.5-5倍，相邻两圆周方向相邻内翅片管(6)中心距离为内翅片管(6)外径的2-5。
液位计管口(10)用于安装液位计，测定结晶室内溶液液位，温度计管口(13)用于安装温度计，测定结晶室内溶液温度。
槽钢支架(9)呈井字架，固定在上部管板(8)上，其作用主要是支承搅拌装置(11)。
搅拌装置(11)由减速机(11-1)、机架(11-2)、底座凸缘(11-3)、搅拌轴(11-4)、搅拌器A(11-5)、搅拌器B(11-6)等组成。
如图3所示，内翅片管(6)由基管(6-1)、翅片(6-2)及中心圆管(6-3)组成，基管(6-1)是一种圆管，翅片(6-2)一端为圆弧型，一端为的长方形，中心圆管(6-3)是一种圆管，翅片(6-2)沿基管内圆周均布，圆弧端直接接触基管(6-1)内壁，长方形端直接固定于中心圆管(6-3)外壁上，翅片(6-2)上沿轴线方向钻有一定的圆孔或方形孔，使空气在管内沿翅片与基管内壁面向上流动时发生湍流。
内翅片管空气冷却结晶器工作过程是：需冷却结晶溶液通过溶液进口管(7)加入结晶室内，在搅拌装置(11)搅拌条件下，溶液在结晶室内形成轴向流与径向流，并在各内翅片管(6)之间形成湍流。通过鼓风机将空气经空气进口管(4)送入将空气室，空气在空气室内再分送至各内翅片管(6)管内，向上流动，由于内翅片管(6)管内翅片(6-2)上钻有一定的圆孔或方形孔，使空气在管内沿翅片与基管内壁面向上流动时发生湍流。空气与溶液两种流体通过翅片管间壁换热，空气吸收热量温度升高排出翅片管，溶液放出热量温度降低并在结晶室冷却结晶析出晶体。由于搅拌作用，溶液循环流动，溶液在结晶室内对流扩散与结晶散热快，溶液各处过饱和度基本趋于一致，产品结晶好。溶液冷却结晶后的料液通过料液排出管(15)排出结晶室。
Claims (5)
1.一种内翅片管空气冷却结晶器，其技术特征是：内翅片管空气冷却结晶器主要由底板(1)、筒体(2)、加强筋板(3)、空气进口管(4)、下部环形管板(5)、内翅片管(6)、溶液进口管(7)、上部管板(8)、槽钢支架(9)、液位计管口(10)、搅拌装置(11)、人孔(12)、温度计管口(13)、锥筒体(14)、料液排出管(15)等组成，内翅片管空气冷却结晶器工作过程是：需冷却结晶溶液通过溶液进口管(7)加入结晶室内，在搅拌装置(11)搅拌条件下，溶液在结晶室内形成轴向流与径向流，通过鼓风机将空气经空气进口管(4)送入空气室，空气在空气室内再分送至各内翅片管(6)管内，向上流动，空气与溶液两种流体通过翅片管间壁换热，空气吸收热量温度升高排出翅片管，溶液放出热量温度降低并在结晶室冷却结晶析出晶体，溶液冷却结晶后的料液通过料液排出管(15)排出结晶室。
2.根椐权利要求1所述的内翅片管空气冷却结晶器，其特征在于：内翅片管(6)由基管(6-1)、翅片(6-2)及中心圆管(6-3)组成，基管(6-1)内表面设置有翅片(6-2)，增大了内翅片管(6)的内表面积，从而增加了空气侧的换热面积，提高换热效果；翅片(6-2)上沿内翅片管轴线方向钻有一定数量的圆孔或方形孔，使空气在管内沿翅片与基管内壁面向上流动时发生湍流。
3.根椐权利要求1所述的内翅片管空气冷却结晶器，其特征在于：搅拌装置(11)由减速机(11-1)、机架(11-2)、底座凸缘(11-3)、搅拌轴(11-4)、搅拌器A(11-5)、搅拌器B(11-6)等组成，所采用的搅拌器为斜叶浆式搅拌器或斜叶涡轮搅拌器，在搅拌时能同时产生轴向流与径向流，控制搅拌转速在20-120转/分钟，所采用的搅拌器可根据结晶室容积大小与结构尺寸设置一层搅拌器成多层搅拌器。
4.根椐权利要求1所述的内翅片管空气冷却结晶器，其特征在于：控制空气在翅片管内流速为5-25m/s。
5.根椐权利要求1所述的内翅片管空气冷却结晶器，其特征在于：本发明内翅片管空气冷却结晶器，其技术特征是：内翅片管(6)沿圆周均匀布置，可以沿圆周均匀设置一层内翅片管(6)或多层内翅片管(6)，同一圆周方向相邻内翅片管(6)中心距离为内翅片管(6)外径的1.5-5倍，相邻两圆周方向相邻内翅片管(6)中心距离为内翅片管(6)外径的2-5。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170222 |