RU1796856C - Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата - Google Patents

Abstract

Область применени : изобретение относитс  к процессам термической обработки высоков зких жидкостей. Цель изобретени  - интенсификаци  теплообмена в скребковом теплообменном аппарате. Сущность изобретени : способ заключаетс  с соскабливании пристенного сло  материала и перемешивании его с остальной массой в кольцевом пространстве между корпусом и валом, вращательным движением скребков, закрепленных на валу. При этом кольцевое пространство между корпусом и валом дел т р дами скребков на замкнутые зоны и обеспечивают циркул цию обрабатываемого материала внутри каждой зоны, заключенной между скребком, валом и теплопередающей поверхностью. 3 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к способам термообработки высоков зких, обладающих повышенной адгезией к теплопередающей поверхности жидкостей и может примен тьс  в пищевой, химической, нефтехимической и других отрасл х промышленности.

Указанные жидкости при обработке в теплообменном аппарате налипают на его стенки, что приводит к увеличению термического сопротивлени  и, следовательно, к. ухудшению теплопередачи. Дл  устранени  этого негативного фактора разработаны способы очистки теплопередающей поверхности .

Широко известны способы очистки рабочей поверхности и перемешивани  высоков зких жидкостей в цилиндрических скребковых теплообменных аппаратах, в которых осуществл ют соскребание пристенного сло  с помощью скребков.

закрепленных непосредственно на вращающейс  валу или раме.

Форма выполнени  скребка, его размеры , способы креплени  на валу (шарнирно, жестко и т.д.) самые разнообразные при соблюдении одного общего услови : при работе скребка неполностью перекрываетс  кольцевое пространство между корпусом и валом, благодар  чему обрабатываема  жидкость может перетекать из зоны перед скребком в зону за скребком относительно направлени  вращени , что, по мнению исследователей , позвол ет уменьшить затраты мощности на вращение ротора и снизить металлоемкость конструкции.

При вращении ротора скребки под действием центробежной силы и силы сопротивлени  материала прижимаютс  к теплопередающей поверхности (стенке) цилиндрического корпуса, скребают пристенный слой материала, обеспечива  очищение

ел

поверхности и перемешивание обрабатываемого материала, Однако нами было установлено , что из-за перетока части жидкости в противоположном вращению направлении не обеспечиваетс  эффективное перемешивание , высоков зкой жидкости, что снижает коэффициент теплопередачи, т.е. эффективность процесса обработки,

Так в известном аппарате ТСТ-250, который используетс  дл  термообработки пластичных смазок, обладающих высокой в зкостью, очистку поверхности осуществл ют скребками, закрепленными на валу с помощью стержней, причем между каждым скребком и валом предусмотрен зазор, составл ющий примерно половину рассто 1- ни  между стенкой корпуса и валом. На фиг.1 схематически показано перемещение обрабатываемой жидкости в кольцевом пространстве между корпусом и валом известного аппарата, где нагл дно-видно, что в нем реализуетс  переточный режим течени , не обеспечивающий эффективного перемешивани  пристенных слоев с остальной массой, а следовательно, не достигаютс  высокие коэффициенты тепло- тдачи, особенно с случае высоков зких материалов..

. Наиболее близок по достигаемому Эффекту к предлагаемому решению способ очистки рабочей поверхности и перемешивани  материала в аппарате дл  обработки высоков зких жидкостей по пат, США Мг 3385354,1968, в котором размеры кольцевого пространства между корпусом и валом, благодар  эксцентричному расположению вала, при вращении ротора измен ютс  в радиальном направлении. Эффективна  очистка поверхности производитс  при вращении скребков, располагаемых вдоль длины и по окружности вала так, чтобы обработать, всю (без пропусков) цилиндрическую стенку аппарата. Наиболее аффективно при этом расположение скребков в шахматном пор дке.

В известном способе предусматриваетс  прохождение материала между скребками и валом в направлений, противоположном вращению ротора, причем интенсификаци  процесса перемешивани  обеспечиваетс , по мнению авторов известного решени , благодар  как бы пульсаци м обрабатываемого материала при переходе попеременно из более широкой в узкую и наоборот части кольцевого пространства и пульсирующим изменением обратного перетока жидкости под скребками, создаваемым мен ющимс  при вращении расто нием между скребком и валом.

В известном способе достигаетс  интенсификаци  процесса перемешивани , а следовательно, и теплообмена. Однако, как показывают приведенные в патенте данные , удаетс  повысить коэффициент теплопередачи всего на 20-25% при усложнении конструкции аппарата.

Целью изобретени   вл етс  улучшение условий эксплуатации за счет интенсификации процесса теплообмена в теплообменном аппарате.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе очистки рабочей по верхности теплообменного аппарата, вклю5 чающем удаление пристенного сло  и перемешивание его с рабочей жидкостью в кольцевом пространстве между корпусом и валом вращательным движением скребков, закрепленных на валу, кольцевое простран0 ство между корпусом и валом дел т на замкнутые зоны и обеспечивают циркул цию рабочей жидкости внутри каждой зоны, которые образуют валом, скребками и корпусом ,

5 На фиг.1 и 2 схематически изображен теплообменный аппарат в поперечном разрезе; на фиг.1 показано взаимное расположение основных деталей (корпус, вал, скребки) и перемещение обрабатываемой

0 жидкости при проведении процесса известным способом, а на фиг.2 - тоже при проведении процесса предлагаемым способом; на фиг.З в продольном сечений показан вариант закреплени  скребка на валу при осу5 ществлении процесса предлагаемым способом,

П р и м е р. При осуществлении процесса очистки рабочей поверхности и перемешивани  в теплообменном аппарате предлага0 емым способом (см. фиг.2)х кольцевое

пространствомежду корпусом аппарата и ва- 7

1 лом дел т р дами скребков на 4 замкнутые

зоны (на чертеже обозначены цифрами 1,2,3

и 4) которые, образуют валом, скребками и

5 корпусом,

Дл  этого, как показано на фиг.З, могут быть использованы, например, плотно примыкающие друг к другу скребки, выполнен ные сплошными и установленные на валу

0 без зазора. Направление вращени  вала и скребков показано на фиг.З стрелкой, а движение обрабатываемого материала в зонах - линии тока показаны тонкими лини ми со стрелками,

5 Скребки полностью перекрывают зазор между стенкой корпуса и валом, не допуска  перетока жидкости в направлении, противоположном вращению скребка, из зоны перед скребком, в зону за скребком (из четвертой зоны в третью из третьей во вторую и т.д.), т.е. кажда  зона замкнута и внутри нее обеспечена циркул ци  обрабатываемой жидкости в замкнутом пространстве, образованном корпусом, валом и скребка-: ми. При таком характере течени  жидкости, изображенном на фиг.2 лини ми тока, пристенные слои, сн тые скребками со стенок корпуса, интенсивно перемешиваютс  с  дром потока, благодар  чему создаютс  высокие градиенты скорости и температуры и обеспечиваетс  интенсификаци  процесса теплообмена.

Дл  подтверждени  достигаемого положительного эффекта, в описании к за вке приведены сравнительные испытани  предлагаемого и известного способов при проведении процесса охлаждени  жидкостей в теплообменном аппарате в лабораторных и промышленных услови х.

На пилотной установке, включающей теплообменный скребковый аппарат, привод , емкость дл  подачи жидкости, систему трубопроводов и аппаратуру дл  измерени  температуры, расхода жидкости и скорости вращени  узла, проводили процесс охлаждени  масла МС-20 с помощью теплоносител  (10%-ного водного раствора этиленгликол ), подаваемого в рубашку аппарата .. .. - ;

Дл  осуществлени  процесса известным способом скребки на валу устанавливали трем  р дами с помощью штырей так, что рассто ние между ними и валом составл ло половину ширины зазора между корпусом и валом. ...

Дл  осуществлени  процесса предлагаемым способом скребки закрепл ли на валу с помощью пружин, обеспечива  плотное прилегание их к валу так, что между ними, валом и теплопередзющей поверхностью образовались замкнутые зоны.

Масло МС-20 подавали в аппарат со скоростью 700 кг/ч, скорость вращени  вала измен ли в пределах 5...8,3 . При вращении вала скребки взаимодействуют с теплопередающей поверхностью И соскребают налипшие на нее частицы масла.

При осуществлении процесса известным способом частицы жидкости, сн тые скребками со стенки не смешиваютс  с  дром потока, а проход  под скребком, вновь попадают на стенку.

При проведении процесса за вл емым способом сн тые со стенки частицы интен- . сивно перемешиваютс  с  дром жидкости в каждой замкнутой зоне, что обеспечивает 5 эффективный теплообмен.

В обоих случа х с помощью термопар измер ли температуру жидкости на входе и на выходе из аппарата, температуру стенки, и вычисл ли коэффициент теплопередачи.

0 В табл.1 представлены сравнительные данные о значени х коэффициента теплоотдачи при осуществлении процесса известным и предлагаемым способом, которые показывают, что за вл емое изобретение

5 позволит повысить коэффициент теплотда- чи в 2 раза.

Предлагаемый способ был испытан также при проведении процесса в промышленном теплообменном аппарате.

0 Дл  этого в скребком теплообменнике ТСТ-250 4 р да скребков были установлены на валу без зазора так, что они делили кольцевое пространство между корпусом и валом на замкнутые зоны, обеспе чива 

5 циркул цию обрабатываемого материала внутри каждой зоны без перетока под скребками. В аппарате проводили процесс охлаждени  смазки БНЗ-3. Результаты

представлены в табл. 2 и 3. В табл.3 приве0 дены данные, полученные при осуществлении процесса известным способом в сопоставимых услови х.

Сравнение табл. 2 и 3 показывает, что при осуществлении процесса предлагав-.

5 мым способом коэффициент теплопередачи увеличиваетс  в 1,3-1.6 раза по сравнению с известным, при этом затраты мощности не только не увеличиваютс , но и несколько снижаютс .

0 Таким образом, предлагаемый способ, позвол ет интенсифицировать процесс перемешивани  обрабатываемого материала в теплообменном аппарате и за счет этого значительно улучшить услови  теплообмена

5 без усложнени  конструкции аппарата и увеличени  затрат мощности на перемешивание .

Использование за вл емого способа в промышленности, в частности в производ0 стве пластичных смазок, позволит получить экономический эффект за счет повышени  производительности аппарата и снижени  затрат на производство смазки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ очистки рабочей поверхности теплообменного аппарата, включающий удаление пристенного сло  и перемешива55

   ние его с рабочей жидкостью в кольцевом пространставе между корпусом и валом вращательным движением скребков, закрепленных на валу, отличающийс  тем,

   что, с целью улучшени  условий эксплуатации за счет интенсификации процесса теплообмена , кольцевое пространство между корпусом и валом дел т на замкнутые зоны

   и обеспечивают циркул цию рабочей жидкости внутри каждой зоны, при этом зоны образуют валом, скребками и корпусом ,

   Таблица

   Таблица 2

   Та блица 3

   Фиг 2

   фс/г.З