JP2690172B2 - Heat exchange device for powdery particles - Google Patents

Heat exchange device for powdery particles

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JP2690172B2
JP2690172B2 JP2133289A JP13328990A JP2690172B2 JP 2690172 B2 JP2690172 B2 JP 2690172B2 JP 2133289 A JP2133289 A JP 2133289A JP 13328990 A JP13328990 A JP 13328990A JP 2690172 B2 JP2690172 B2 JP 2690172B2
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powder
exchange device
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文男 加藤
光男 中山
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、熱交換装置に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、粉粒物を加熱、冷却または乾燥
するための、固気混相流による高性能小型熱交換装置に
関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat exchange device. More specifically, the present invention relates to a high-performance small-sized heat exchange device for heating, cooling, or drying powder or granules by a solid-gas multiphase flow.

(従来の技術とその課題) 従来より、粉粒物の加熱、冷却あるいは乾燥を目的と
して、粉粒物をガス等により浮遊させながら熱交換する
流動層方式の熱交換装置が知られている(「乾燥食品事
典」[朝倉書店](1984年)第83〜84項)。
(Prior Art and Its Problems) Conventionally, a fluidized bed type heat exchange device has been known in which heat is exchanged while suspending a powder or granular material with a gas or the like for the purpose of heating, cooling or drying the powder or granular material ( "Encyclopedia of dried food" [Asakura Shoten] (1984), 83-84).

第2図および第3図は、このような従来の流動層方式
による熱交換装置を例示した断面模式図である。これら
従来の熱交換装置のいずれの場合も装置内下部に設けた
多孔板(ア)上に粉粒物を載置し、装置下部より送風機
(図示せず)により矢印方向にガスを吹き込んで粉粒物
を浮遊させて流動層(イ)とした上で、第2図に示した
ように伝熱管(ワ)と粉粒物との間、あるいは第3図の
ようにガスと粉粒物との間で熱交換を行うことを特徴と
している。また、その際に多孔板(ア)を振動させる熱
交換装置も提案されている。しかしその場合でも、多孔
板(ア)の振動は流動層(イ)を形成するためのエネル
ギーとして併用しており、基本的な原理や構成は上記装
置と同様である。
FIG. 2 and FIG. 3 are schematic cross-sectional views illustrating such a conventional fluidized bed heat exchange device. In any of these conventional heat exchange devices, the powdery or granular material is placed on the perforated plate (a) provided in the lower part of the device, and a gas is blown from the lower part of the device by an air blower (not shown) in the direction of the arrow. After the particles are suspended to form a fluidized bed (a), as shown in Fig. 2, between the heat transfer tube (wa) and the particles, or gas and particles as shown in Fig. 3. The feature is that heat is exchanged between them. A heat exchange device that vibrates the perforated plate (a) at that time has also been proposed. However, even in that case, the vibration of the perforated plate (a) is also used as energy for forming the fluidized bed (a), and the basic principle and configuration are the same as those of the above-mentioned device.

一般に流動層の概念には、広義には噴流層、輸送層、
希薄層等が含まれるが、上記の従来装置に代表される狭
義の流動層(以下単に流動層と記す)は、粉流物が激し
く運動するために粒子とガスの間の伝熱が極めて良好で
あり、流動層と伝熱壁との間の伝熱係数も極めて大き
く、また層内に熱交換器を挿入するのが容易でもあると
いう利点を有している。
Generally, the concept of fluidized bed is, in a broad sense, a spouted bed, a transport layer,
Although a thin layer is included, the fluidized bed in a narrow sense represented by the above conventional apparatus (hereinafter simply referred to as a fluidized bed) has extremely good heat transfer between particles and gas due to vigorous movement of powder flow material. In addition, the heat transfer coefficient between the fluidized bed and the heat transfer wall is extremely large, and it is easy to insert the heat exchanger into the bed.

しかしながら、このような従来型熱交換装置において
は、粉粒物が良好に流動するためには相応の流動面積が
必要であることから装置の設置面積が広大なものとな
り、流動化ガスを発生させるための送風設備や排風設
備、集塵設備等の付帯設備が必要になることから、投資
額およびランニングコストがかさみ、保守点検性が悪い
という工業的欠点を有していた。
However, in such a conventional heat exchange device, since a suitable flow area is required for the powder particles to flow well, the installation area of the device becomes vast and a fluidizing gas is generated. For this reason, additional facilities such as a blower facility, an exhaust facility, and a dust collecting facility are required, so that the investment amount and running cost are high, and there is an industrial defect that maintenance is poor.

もちろん、この従来型の熱交換装置の伝熱効率を高め
るための発明考案も数多くなされているが、いずれも、
内部に挿入する熱交換器の形状を工夫するものや、層内
粒子の混合撹乱を工夫するものが主なものであり、上記
の通りの流動層の固有の欠点を解消するには至っていな
い。
Of course, many inventions have been made to improve the heat transfer efficiency of this conventional heat exchange device.
The main one is to devise the shape of the heat exchanger to be inserted inside, and the one to devise the mixing and disturbance of the particles in the bed, and it has not been able to eliminate the above-mentioned inherent defects of the fluidized bed.

一方これらの熱交換装置とは別に、粉粒物の推積層に
振動を与えて移動させながら熱交換する移動層熱交換装
置も提案されている(特公昭63−59077号公報、特開昭5
8−136986号公報)。たしかにこの移動層は流動層に比
べてさほど空間を必要としないため、一般的に移動層熱
交換装置は小型化しやすいという利点を有している。し
かしながらこの移動層による伝熱の場合、粒子の混合が
悪いため、特に層高さが高い場合には層内に温度分布が
生じ、移動層と壁の間の伝熱性能は流動層のそれには全
くおよばない。従って、移動層熱交換装置は、伝熱性能
の面において流動層熱交換装置よりも著しく劣ることに
なる。
On the other hand, in addition to these heat exchange devices, a moving bed heat exchange device has also been proposed, in which heat is exchanged while applying vibration to the thrust lamination of the powder and granules (Japanese Patent Publication No. 63-59077, Japanese Patent Laid-Open No. 5197/1987).
8-136986). It is true that this moving bed does not require much space as compared with the fluidized bed, so that the moving bed heat exchange device generally has the advantage of being easy to miniaturize. However, in the case of heat transfer by this moving bed, since the mixing of particles is bad, a temperature distribution occurs in the bed especially when the bed height is high, and the heat transfer performance between the moving bed and the wall is not that of the fluidized bed. It does not reach at all. Therefore, the moving bed heat exchange device is significantly inferior to the fluidized bed heat exchange device in terms of heat transfer performance.

また、微量の固形物粒子を含むガス(例えば塵芥焼却
炉煙道ガス、キルン等から出た廃棄ガス、金属溶練によ
って出る廃ガス、媒・粉塵を含むガス、工業窒炉燃焼排
ガス等)を放熱媒体とし、吸熱媒体との間で熱交換を行
わしめる熱交換器において、伝熱管に振動または衝撃を
与えて伝熱面を浄化する装置が、特公昭56−33629号公
報、特開昭60−159598号公報、特開昭56−82395号公
報、特公昭56−8957号公報等ですでに開示されており、
その振動や衝撃の方法も、落下槌を用いるもの、偏心板
と重力による上下同を利用するもの、空圧シリンダーを
用いるもの、リンクチェーンを壁面に衝突させて衝撃・
振動を誘発するもの、噴射ノズルと共鳴器を配備し超音
波振動を発生させるもの等の数多くのものが知られてい
る。しかしながら、これら上記の熱交換器は、固形物粒
子を含むとはいえ、実質的には気体を対象とするもので
あって、気体中の固形物は伝熱操作の対象にはなってい
ない。すなわち、これら装置の熱交換の主体は気体であ
り、その中に含有される微量の固形物は伝熱の阻害因子
の意味しか持ち得ないため、適用範囲はおのずから固形
分濃度が微量の場合に限定される。このため、本質的な
意味において粉粒物用の熱交換装置としては全く使用す
ることができない。
In addition, gas containing a small amount of solid particles (for example, waste incinerator flue gas, waste gas emitted from kilns, waste gas produced by metal smelting, gas containing media and dust, industrial nitrogen combustion furnace exhaust gas, etc.) In a heat exchanger for exchanging heat with a heat absorbing medium as a heat radiating medium, a device for purifying a heat transfer surface by vibrating or impacting a heat transfer tube is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 56-33629. -159598, JP-A-56-82395, JP-B-56-8957, etc. have already been disclosed,
The vibration and impact methods include using a drop mallet, using an eccentric plate and the top and bottom due to gravity, using a pneumatic cylinder, impacting the link chain against the wall surface.
Many things are known, such as those that induce vibration and those that generate ultrasonic vibration by providing a jet nozzle and a resonator. However, even though these heat exchangers contain solid particles, they are essentially for gas, and solids in gas are not for heat transfer operation. That is, the main body of heat exchange in these devices is gas, and the trace amount of solid matter contained therein can only have the meaning of an inhibitory factor for heat transfer.Therefore, the application range is naturally limited to the case where the solid content concentration is trace amount. Limited. Therefore, in the essential sense, it cannot be used at all as a heat exchange device for powder and granules.

その他回転ドラムの中に粉粒物を入れ、転動させなが
ら加熱または冷却する装置、粉粒物層を撹拌子で撹拌さ
せながら加熱または冷却する装置、ベルトコンベアー上
に粉粒物を置き熱風または冷風で加熱または冷却する装
置、あるいはトレイに粉粒物を載せてオーブンまたは小
室に入れ熱風または冷風で加熱または冷却する装置等数
多くの種類が知られているが、いずれも性能、形状の大
きさ、管理の容易性確実性、衛生面、安全性等の点で十
分であるとは言えなかった。
Other equipment that puts the granules in a rotating drum and heats or cools them while rolling them, a device that heats or cools them while stirring the granules layer with a stirrer, and put the granules on a belt conveyor with hot air or Many types are known, such as a device that heats or cools with cold air, or a device that puts powdered or granular material on a tray and puts it in an oven or a small chamber to heat or cool it with hot air or cold air. However, it was not sufficient in terms of ease of management, certainty, hygiene, and safety.

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、従来の熱交換装置の良好な伝熱効率を維持しつ
つ、しかもその欠点を解消し、高性能で、かつ、小型
の、気体輸送される粉粒物に好適な熱交換装置を提供す
ることを目的としている。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, while maintaining the good heat transfer efficiency of the conventional heat exchange device, and eliminating the drawbacks thereof, high performance, and small gas It is an object of the present invention to provide a heat exchange device suitable for transported powder and granules.

(課題を解決するための手段) この発明は、上記の課題を解決するものとして、粉粒
物と気体とからなり粉粒物の気体輸送に関わる固気混相
流が流れる管路の一部に、熱交換本体を内蔵するケーシ
ングを配設し、熱交換本体および/またはケーシングに
振動および/または衝撃を与える加振装置を装着し、管
路より導入される固気混相流がケーシングを通過する際
に、加振装置により振動および/または衝撃を与えつつ
含有粉粒物を熱交換し、固気混相流として管路に排出す
ることを特徴とする気体輸送される粉粒物の熱交換装置
を提供する。
(Means for Solving the Problem) As a solution to the above-mentioned problems, the present invention provides a part of a pipeline through which a solid-gas multiphase flow composed of a powdery substance and a gas and related to gas transportation of the powdery substance flows. , Arranging a casing containing a heat exchange main body, mounting a vibrating device for vibrating and / or impacting the heat exchange main body and / or the casing, and a solid-gas multiphase flow introduced from a pipeline passes through the casing. At this time, the heat exchange device for the powdered granules to be transported by gas, characterized in that the powdered granules are heat-exchanged while being vibrated and / or shocked by a vibrating device, and are discharged to the pipeline as a solid-gas multiphase flow. I will provide a.

また、この発明の熱交換装置においては、ケーシング
の断面積を管路の断面積の2000倍以下の範囲とすること
を好ましい態様としてもいる。
In addition, in the heat exchange device of the present invention, it is also preferable that the cross-sectional area of the casing is within 2000 times the cross-sectional area of the conduit.

以下、添付した図面に沿って、この発明の熱交換装置
について、その構成および作用効果を詳しく説明する。
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a configuration and an operation effect of the heat exchange device of the present invention will be described in detail.

第1図(a)は、この発明の熱交換装置の一実施例を
示した断面模式図であり、第1図(b)は第1図(a)
のA−A′断面図である。
FIG. 1 (a) is a schematic sectional view showing an embodiment of the heat exchange device of the present invention, and FIG. 1 (b) is shown in FIG. 1 (a).
3 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.

たとえばこの第1図(a)に例示したように、この発
明の熱交換装置は、管路(1)および(2)の間に複数
の伝熱管(3)を内蔵したケーシング(4)を連結す
る。このケーシング(4)にはさらに、ケーシング
(4)および/または伝熱管(3)に振動および/また
は衝撃を与えるための加振機(5)を配設し、また伝熱
管(3)へ熱媒を導入し、これを排出するためのフレキ
シブルチューブ(6)、(7)を接続する。
For example, as illustrated in FIG. 1 (a), in the heat exchange device of the present invention, a casing (4) containing a plurality of heat transfer tubes (3) is connected between the pipe lines (1) and (2). To do. The casing (4) is further provided with an exciter (5) for vibrating and / or impacting the casing (4) and / or the heat transfer tube (3), and heats the heat transfer tube (3). Flexible tubes (6) and (7) for introducing the medium and discharging the medium are connected.

また、この第1図(a)に示した例では、ケーシング
(4)の振動に対する装置全体の安全性を保つために、
管路(1)および(2)とケーシング(4)との連結部
にフレキシブルホース(8)を介在させ、さらにスプリ
ング(9)を介してケーシング(4)を支持台(10)に
固定保持している。
Further, in the example shown in FIG. 1 (a), in order to maintain the safety of the entire device against vibration of the casing (4),
A flexible hose (8) is interposed at a connecting portion between the pipelines (1) and (2) and the casing (4), and further, the casing (4) is fixedly held on a support base (10) via a spring (9). ing.

たとえば上記の構成を有する熱交換装置により粉粒物
を加熱または冷却する場合には、まずその粉粒物を気体
との固気混相流として管路(1)に導入し、この固気混
相流がケーシング(4)内を通過する際に、含有粉粒物
を熱交換して、管路(2)より排出する。
For example, when heating or cooling the powder or granules by the heat exchange device having the above configuration, first, the powder or granules are introduced into the pipe (1) as a solid-gas multiphase flow with gas, and the solid-gas multiphase flow is introduced. When the powder passes through the casing (4), the powdered particles contained therein are heat-exchanged and discharged from the conduit (2).

ケーシング(4)内部での粉粒物の熱交換、すなわち
熱の授受は、気体と粉粒物との間の間接伝熱、および伝
熱管(3)の表面と粉粒物との間の直接接触伝熱によっ
て行なわれる。
The heat exchange, that is, the heat exchange, between the powder and granules inside the casing (4) is performed by indirect heat transfer between the gas and the powder and granules, and directly between the surface of the heat transfer tube (3) and the powder and granules. It is performed by contact heat transfer.

この発明の熱交換装置においては、特に直接接触伝熱
を有効に活用することにより、装置の小型化および高性
能化を図るものであるが、導入する混相流の粉粒物濃度
が少ないとその伝熱効果は低下し、その濃度がある一定
水準を下回るとその効果は全く消失する。たとえば導入
する混相流の粉粒物濃度を徐々に低下させた場合、粉粒
物の気体に対する質量流量の比率が0.01以下になると熱
通過率は単なる気体用熱交換装置の場合とほぼ同等とな
り、この発明の目的である粉粒物用熱交換装置としての
意義が失われる。したがって、この発明の熱交換装置に
導入する固気混相流の固体濃度は、粉粒物の気体に対す
る質量流量の比率が少なくとも0.01以上であることが熱
交換の効率上好ましい。また、この固気混相流について
は、その状況を維持することのできる固体濃度の上限も
ある。その範囲は粉粒物の種類により異なるが、粉粒物
の気体に対する質量流量の比率が1000以下であれば総じ
て流動状態の良好な混相流とすることができる。このた
め、この発明の熱交換装置においては、粉粒物の気体に
対する質量流量の比率を0.01〜1000の範囲内とした固気
混相流をケーシング(4)に導入するのが好ましい。
In the heat exchange device of the present invention, in particular, by effectively utilizing direct contact heat transfer, it is intended to reduce the size and performance of the device. The heat transfer effect decreases, and when the concentration falls below a certain level, the effect completely disappears. For example, when gradually lowering the concentration of the particulate matter in the mixed-phase flow to be introduced, when the ratio of the mass flow rate of the particulate matter to the gas becomes 0.01 or less, the heat transmission rate becomes almost the same as in the case of a simple gas heat exchange device, The significance of the heat exchange device for powder and granules, which is the object of the present invention, is lost. Therefore, the solid concentration of the solid-gas mixed phase flow introduced into the heat exchange device of the present invention is preferably such that the ratio of the mass flow rate of the powdery particles to the gas is at least 0.01 or more in terms of heat exchange efficiency. In addition, there is an upper limit of the solid concentration that can maintain the situation for this solid-gas multiphase flow. Although the range varies depending on the type of powder or granule, if the ratio of the mass flow rate of the powder or granule to the gas is 1000 or less, a multiphase flow with a good flow state can be generally obtained. Therefore, in the heat exchange device of the present invention, it is preferable to introduce into the casing (4) a solid-gas mixed-phase flow having a mass flow rate of gas to powder gas in the range of 0.01 to 1000.

また一方、この装置を特に粉粒物の気体輸送に関わる
固気混相流に使用する場合は、この固気混相流は管路
(1)および(2)の内部を気体輸送するため、上記の
熱交換効率の観点に加えて、管路(1)および(2)の
内部における気体輸送効率をも考慮することが必要とな
る。この気体輸送の観点からは、一般的に粉粒物の気体
に対する質量流量の比率を0.5〜300の範囲内とした固気
混相流を管路(1)に導入するのが望ましい。
On the other hand, when this device is used for a solid-gas multiphase flow particularly related to gas transportation of powdery particles, the solid-gas multiphase flow carries gas inside the pipelines (1) and (2). In addition to the heat exchange efficiency, it is necessary to consider the gas transportation efficiency inside the pipelines (1) and (2). From the viewpoint of this gas transportation, it is generally desirable to introduce into the conduit (1) a solid-gas multiphase flow having a mass flow rate of 0.5 to 300 in the mass flow rate of the powdery or granular material.

さらに、このような固気混相流を効率よく熱交換する
ためには、ケーシング(4)の構造および構成も重要な
要件である。たとえば第1図に示したように、管路
(1)および(2)の間に配設するケーシング(4)
は、その断面積を管路(1)および(2)の断面積より
も拡大することが有効であり、かつ好ましい。ケーシン
グ(4)の断面積を管路(1)および(2)の断面積よ
りも拡大することにより、固気混相流の気体の速度を減
少させ、粉粒物の滞留状態を発生させることによりケー
シング(4)内部の粒子濃度を増大させることができ
る。これにより、ケーシング(4)の内部における気体
と粉粒物の間の間接伝熱、および伝熱管(3)表面と粉
粒物との間の直接接触伝熱の効率をより向上させること
ができる。
Furthermore, the structure and configuration of the casing (4) are also important requirements for efficiently exchanging heat in such a solid-gas mixed-phase flow. For example, as shown in FIG. 1, a casing (4) arranged between the pipelines (1) and (2).
It is effective and preferable to enlarge the cross-sectional area thereof than the cross-sectional areas of the pipelines (1) and (2). By increasing the cross-sectional area of the casing (4) to be larger than the cross-sectional areas of the pipelines (1) and (2), the velocity of the gas in the solid-gas multiphase flow is reduced, and the retention state of the powder and granules is generated. The particle concentration inside the casing (4) can be increased. As a result, the efficiency of indirect heat transfer between the gas and the granular material inside the casing (4) and direct contact heat transfer between the surface of the heat transfer tube (3) and the granular material can be further improved. .

なお、ケーシング(4)内部の粒子濃度を増大させる
ことは、従来技術として前記引用した「微量の固型物粒
子を含む実質的に気体である放熱媒体を対象とする場
合」においてはむしろ避けなければならないことであっ
て、この発明の熱交換装置とは全く逆の技術的思想に立
脚している。
It should be noted that increasing the particle concentration inside the casing (4) should be avoided in the case of "a case where a heat-dissipating medium which is a substantially gas containing a small amount of solid particles" is cited as the prior art. That is, it is based on the technical idea which is completely opposite to that of the heat exchange device of the present invention.

粒子濃度を増大させる方法としては、この他にも逆に
ケーシング(4)の断面積を管路(1)よりも狭くする
ことにより抵抗を増して粒子の滞留を発生させる方法
や、熱交換本体として使用する伝熱管(3)の形状を工
夫して粒子の流れをゆるやかに阻害し、粒子を滞留させ
る方法などを採用することもできる。前者の場合には、
管路(1)および(2)の断面積にくらべたケーシング
(4)の断面積を1/10未満とすると粉粒物の流れが阻害
されることから、それ以上とすることが望ましい。しか
しながら、粒子濃度を増大させる方法としては、前述の
ようにケーシング(4)の断面積が管路(1)および
(2)の断面積を越えるように拡大させるのが簡便でし
かも能率的である。管路(1)および(2)の断面積に
対するケーシング(4)の断面積の比は大きいほど粒子
滞留量が増加するため熱交換率が向上するが、拡大しす
ぎると粒子の流動状態が悪くなり、後述するような加振
機(5)による振動の効果も減少する。たとえば、極度
に軽い粒子を流動させる場合であっても断面積の拡大の
比率が2000倍を越えると、振動の効果はほとんど発揮す
ることができない。このため、管路(1)および(2)
の断面積に対してケーシング(4)の断面積を拡大させ
る範囲は、1〜2000倍、より好ましくは、1〜1000倍の
範囲とする。その倍率は対象とする粉粒物の物性、たと
えば粒子の大きさ、形状、比重等や、粉粒物の固気混相
流中における密度、ならびに気送する気体の流量、流速
等の設定条件によって最適の範囲(倍率)を選択するこ
とができる。
Other than the above, as a method of increasing the particle concentration, a method of increasing the resistance by making the cross-sectional area of the casing (4) narrower than that of the pipe (1) and causing retention of particles, and the heat exchange body It is also possible to adopt a method in which the shape of the heat transfer tube (3) used as is devised so as to gently block the flow of particles and cause the particles to stay. In the former case,
If the cross-sectional area of the casing (4) is less than 1/10 of the cross-sectional area of the pipelines (1) and (2), the flow of the powder and granules is hindered, so it is preferable that the cross-sectional area be more than that. However, as a method for increasing the particle concentration, it is convenient and efficient to increase the cross-sectional area of the casing (4) so as to exceed the cross-sectional areas of the pipelines (1) and (2) as described above. . The larger the ratio of the cross-sectional area of the casing (4) to the cross-sectional area of the pipelines (1) and (2), the more the particle retention amount increases, and the heat exchange rate improves. However, when the ratio is too large, the flow state of the particles deteriorates. Therefore, the effect of vibration due to the vibration exciter (5), which will be described later, is also reduced. For example, even if extremely light particles are made to flow, if the expansion ratio of the cross-sectional area exceeds 2000 times, the effect of vibration can hardly be exhibited. Therefore, pipelines (1) and (2)
The range of enlarging the cross-sectional area of the casing (4) with respect to the cross-sectional area of is 1 to 2000 times, more preferably 1 to 1000 times. The magnification depends on the physical properties of the target powder and granules, such as the size, shape, and specific gravity of the particles, the density of the powder and granules in a solid-gas multiphase flow, and the setting conditions such as the flow rate of gas to be transported and the flow velocity. The optimum range (magnification) can be selected.

なお、ケーシング(4)は固気混相流がほぼ垂直にな
るように管路(1)および(2)と連結するのが最も好
ましいが、混相流が水平あるいは傾斜して流れるように
することもできる。
It is most preferable that the casing (4) is connected to the pipe lines (1) and (2) so that the solid-gas mixed phase flow is almost vertical, but the mixed phase flow may be horizontal or inclined. it can.

またケーシング(4)の内部に配設する熱交換本体と
しては、たとえば第1図(b)にその配列状態を例示し
たような多管式またはコイル式伝熱管(3)、あるいは
電熱棒、伝熱フィン、伝熱プレート等を使用することが
でき、その数、配置、形状等は条件によって任意に選択
することができる。また、ケーシング(4)の壁面を二
重構造としてその中間部に熱媒を流すことにより、ケー
シング(4)の内壁面を直接熱交換本体として使用する
こともできる。さらに、熱交換部の前工程に粉粒物の流
動を均一化する整流羽根等を配設すれば、熱交換率はさ
らに向上する。
The heat exchange main body disposed inside the casing (4) may be, for example, a multi-tube type or coil type heat transfer tube (3) whose arrangement is illustrated in FIG. A heat fin, a heat transfer plate, etc. can be used, and the number, arrangement, shape, etc. thereof can be arbitrarily selected according to the conditions. Further, the inner wall surface of the casing (4) can be directly used as a heat exchange main body by forming the wall surface of the casing (4) into a double structure and flowing a heat medium in the middle portion thereof. Further, the heat exchange rate can be further improved by disposing a rectifying blade or the like for equalizing the flow of the powder or granules in the preceding step of the heat exchange section.

ケーシング(4)に配設する加振機(5)は、ケーシ
ング(4)および/またはその内部の伝熱管(3)に振
動および/または衝撃を与えることにより、粒子濃度の
増大により発生する粉粒物の凝集あるいは固結等を防止
し、粒子の流動性を良好とし、伝熱効率を向上させる。
すなわち、熱交換の際に粉粒物は伝熱管(3)に接触す
るが、この時加振機(5)による振動によって粒子と伝
熱管(3)表面が瞬間的に接触と解離を繰り返す微細な
撹乱が発生し、伝熱面の温度境界層を効果的に破壊す
る。このため、ケーシング(4)内部の総括伝熱係数は
飛躍的に増大する。
The vibrating machine (5) arranged in the casing (4) vibrates and / or impacts the casing (4) and / or the heat transfer tube (3) inside the casing (4) to increase the powder concentration. Prevents aggregation or solidification of the particles, improves the fluidity of the particles, and improves heat transfer efficiency.
That is, the particles contact the heat transfer tube (3) during the heat exchange, but at this time, the particles and the surface of the heat transfer tube (3) repeat contact and dissociation instantaneously due to the vibration of the vibrator (5). Such a disturbance occurs and effectively destroys the temperature boundary layer on the heat transfer surface. Therefore, the overall heat transfer coefficient inside the casing (4) increases dramatically.

実際に、たとえば第1図(a)に例示した熱交換装置
を用いて脱脂粉乳の熱交換を行ったところ、実測熱通過
率は、加振しない場合の34.2Kcal/m2・hr・℃から、適
度の加振によって64.9Kcal/m2・hr・℃にまで向上し
た。このようにこの発明の熱交換装置においては、従来
の流動層熱交換装置と同様の極めて高い粒子密度と混合
度を維持しつつ、伝熱効果を向上させることにより、伝
熱管(3)をコンパクトに配設し小容量で効率のよい熱
交換を可能としている。
Actually, for example, when the heat exchange of the skimmed milk powder was performed using the heat exchange device illustrated in FIG. 1 (a), the measured heat transfer rate was 34.2 Kcal / m 2 · hr · ° C without vibration. It was improved to 64.9Kcal / m 2 · hr · ° C by moderate vibration. As described above, in the heat exchange device of the present invention, the heat transfer effect is improved while maintaining the extremely high particle density and the degree of mixing similar to those of the conventional fluidized bed heat exchange device, so that the heat transfer tube (3) is compact. It has a small capacity and enables efficient heat exchange.

なお、ケーシング(4)に配設する加振機(5)は、
連続的にまたは間欠的に振動および/または衝撃を与え
ることのできる公知の各種の機器を用いることができ
る。モーターのシャフトに偏心した重りをつけた電動回
転式振動機、あるいは磁力と圧縮空気でピストンを高速
往復させるエアノッカーなどが好適であるが、もちろん
これに限定されるものではない。また加振機(5)の加
振方向、強度、周波数等も条件によって任意に選択する
ことができる。インターバルをとった振動や衝撃に切替
えたり、連続的振動と間欠的振動とを併用することもで
きる。さらに、加振機(5)とケーシング(4)、およ
び熱交換本体との接続方式も各種可能である。たとえば
第1図(a)に示した例の場合には、加振機(5)をケ
ーシング(4)および伝熱管(3)に直接接続し、ケー
シング(4)および/または伝熱管(3)に均一な振動
を与える方式を採用しているが、たとえば、別の支持に
加振機(5)を装着し、ロッドを介して振動または衝撃
をケーシング(4)および/または熱交換本体に与える
機構や、あるいは、装置の各部を各々、別個に、もしく
は一部のみに振動または衝撃を与える形式とすることも
できる。
The vibrator (5) arranged in the casing (4) is
Various well-known devices that can apply vibration and / or shock continuously or intermittently can be used. An electric rotary vibrator having an eccentric weight attached to the shaft of the motor, or an air knocker that reciprocates the piston at high speed with magnetic force and compressed air is preferable, but is not limited to this. Also, the vibration direction, strength, frequency, etc. of the vibration exciter (5) can be arbitrarily selected according to the conditions. It is also possible to switch to vibration or shock at intervals, and to use continuous vibration and intermittent vibration together. Furthermore, various connection methods are available for the shaker (5), the casing (4), and the heat exchange body. For example, in the case of the example shown in FIG. 1 (a), the vibrator (5) is directly connected to the casing (4) and the heat transfer tube (3), and the casing (4) and / or the heat transfer tube (3) is connected. Although a method for giving uniform vibration to the casing is adopted, for example, a shaker (5) is attached to another support, and vibration or impact is given to the casing (4) and / or the heat exchange main body via a rod. The mechanism and / or each part of the device may be separately or only partly vibrated or impacted.

以上説明したように、この発明の熱交換装置は、従来
の熱交換装置では達成することのできなかった優れた効
果を実現する。実際、第1図(a)に例示した熱交換装
置を粉乳冷却機として試作し、装置・運転した結果、同
一能力、同一冷却条件における従来型の流動層冷却機に
比較して、装置の大きさは約1/20、据え付け面積は約1/
36、ランニングコストは電気だけでも約1/63ですむこと
が確認された。
As described above, the heat exchange device of the present invention realizes excellent effects that cannot be achieved by the conventional heat exchange device. Actually, the heat exchange device illustrated in FIG. 1 (a) was prototyped as a milk powder cooler, and as a result of operating and operating the device, the size of the device was larger than that of a conventional fluidized bed cooler under the same capacity and the same cooling conditions. Approximately 1/20, installation area is approximately 1 /
36. It was confirmed that the running cost was about 1/63 with electricity alone.

もちろん、この発明の熱交換装置は、以上の例に限定
されるものではなく、その構成や構造については、さら
に様々な態様があることは言うまでもない。
Of course, the heat exchange device of the present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that the configuration and structure thereof have various modes.

(発明の効果) 以上、詳しく説明したように、この発明によって、 1) 従来の流動層型熱交換装置と同等またはそれ以上
の伝熱性能を有し、しかも構造が単純で小型の熱交換装
置を提供することができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, 1) a heat exchange device having a heat transfer performance equal to or higher than that of a conventional fluidized bed heat exchange device, and having a simple structure and small size. Can be provided.

2) 設備費およびランニングコスト等における経費節
減が可能となる。
2) It will be possible to reduce equipment costs and running costs.

3) また、構造が単純なことから保守点検性、耐久
性、洗浄性、粉粒物の歩留りが高い等の工業的利点を達
成することができる。
3) Further, since the structure is simple, it is possible to achieve industrial advantages such as maintenance and inspection, durability, cleanability, and high yield of powder and granules.

4) さらに、粉粒物を気体輸送の途中で連続的に処理
することができるため、気体輸送される粉粒物の熱交換
装置として最適である。
4) Further, since the powdery or granular material can be continuously treated during the gas transportation, it is most suitable as a heat exchange device for the powdery or granular material to be gas-transported.

5) しかも装置全体が密閉系であるため、使用する気
体および粉粒物を外気に接触させることなく処理できる
ことから、気体の種類を任意に選択使用でき、危険物、
燥然性粉体にも適用できる。また、その安全管理はもと
より粉粒物が食品の場合にも衛生管理が極めて良好とな
る。
5) Moreover, since the entire device is a closed system, it is possible to treat the gas and powders used without contacting with the outside air.
It can also be applied to dry powder. In addition to the safety management, hygiene management is extremely good when the powdered material is food.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は、この考案の熱交換装置の一実施例を示
した断面模式図であり、第1図(b)は第1図(a)の
A−A′断面図である。 第2図および第3図は、従来の熱交換装置の例を示した
概略説明図である。 1……管路 2……管路 3……伝熱管 4……ケーシング 5……加振機 6……フレキシブルチューブ 7……フレキシブルチューブ 8……フレキシブルホース 9……スプリング 10……支持台
1 (a) is a schematic sectional view showing an embodiment of the heat exchange device of the present invention, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1 (a). 2 and 3 are schematic explanatory views showing an example of a conventional heat exchange device. 1 ... Pipe 2 ... Pipe 3 ... Heat transfer tube 4 ... Casing 5 ... Vibrator 6 ... Flexible tube 7 ... Flexible tube 8 ... Flexible hose 9 ... Spring 10 ... Support base

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】粉粒物と気体とからなり粉粒物の気体輸送
に関わる固気混相流が流れる管路の一部に、熱交換本体
を内蔵するケーシングを配設し、熱交換本体および/ま
たはケーシングに振動および/または衝撃を与える加振
装置を装着し、管路より導入される固気混相流がケーシ
ングを通過する際に、加振装置により振動および/また
は衝撃を与えつつ含有粉粒物を熱交換し、固気混相流と
して管路に排出することを特徴とする気体輸送される粉
粒物の熱交換装置。
1. A casing containing a heat exchange main body is provided in a part of a pipe line made of powder and granules and a gas in which a solid-gas multiphase flow relating to gas transport of the powder and granules flows. / Or a casing is provided with a vibrating device that vibrates and / or impacts, and when the solid-gas multiphase flow introduced from the pipe passes through the casing, the vibrating device vibrates and / or impacts the powder containing powder. A heat exchange device for gas-transported powder and granules, which heat-exchanges the granules and discharges them into a pipe as a solid-gas multiphase flow.
【請求項2】ケーシングの断面積を管路の断面積の2000
倍以下の範囲とする請求項(1)記載の気体輸送される
粉粒物の熱交換装置。
2. The cross-sectional area of the casing is 2000 times that of the pipeline.
The heat exchange device for gas-transported powder and granules according to claim 1, wherein the heat exchange device is in the range of not more than double.
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