RU2042096C1

RU2042096C1 - Aerodynamic heater

Info

Publication number: RU2042096C1
Application number: RU93025221A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Савченко; Е.Г. Шадек; Н.В. Пруцков
Original assignee: Научно-производственная фирма "Экас"
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: heater has rotor 1 positioned in chamber 2, which has front wall 5 with inlet opening 6 axially aligned with rotor 1 and outlet opening 7 adjoining to chamber side wall. Chamber has side walls 3 with width making 2.0-2.5 of rotor width. Partition wall 8 is positioned in chamber 2 in parallel with end wall 4. Height of partition wall 8 is equal to that of chamber 2, width is at least 1.5 of rotor diameter. Rotor 1 may be positioned in chamber 2 between partition wall 8 and front wall 5 or between end wall 4 and partition wall 8. EFFECT: increased efficiency, wider operational capabilities and enhanced reliability in operation. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройству для нагревания и нагнетания воздуха, и может быть использовано в рециркуляционных установках аэродинамического нагрева, в особенности в камерных сушилках для древесины. The invention relates to the field of heat engineering, in particular to a device for heating and pumping air, and can be used in recirculation aerodynamic heating plants, in particular in chamber dryers for wood.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является аэродинамический нагреватель лесосушильной камеры, в котором ротор расположен в камере, образованной сплошными торцевой и боковыми стенками, передней стенкой с соосным ротору входным отверстием и расположенным около боковой стенки выходным отверстием. Достоинство конструкции ее простота. Такие нагреватели с однонаправленным воздушным потоком и узким протяженным отверстием для выхода воздуха имеют большое распространение. The closest in technical essence to the claimed device is an aerodynamic heater of the drying chamber, in which the rotor is located in the chamber formed by the solid end and side walls, the front wall with the inlet coaxial to the rotor and the outlet opening located near the side wall. The advantage of design is its simplicity. Such heaters with unidirectional air flow and a narrow long opening for air outlet are widespread.

Однако указанное устройство создает поток нагретого воздуха с большой неравномерностью скорости истечения из выходного отверстия. Это происходит из-за неорганизованного взаимодействия струй, выходящих из лопаток ротора по касательной к нему, с потоками, отраженными от стенок камеры. Соотношение скоростей в потоке по высоте выходного отверстия составляют 1,0:0,7:0,4 (верх, середина, низ). В лесосушилках это приводит к неравномерности сушки штабеля пиломатериалов по высоте. However, this device creates a stream of heated air with a large non-uniformity of the velocity of outflow from the outlet. This is due to the unorganized interaction of the jets leaving the rotor blades tangentially to it with flows reflected from the walls of the chamber. The ratio of the speeds in the stream along the height of the outlet is 1.0: 0.7: 0.4 (top, middle, bottom). In forest dryers, this leads to uneven drying of the stack of lumber in height.

Цель изобретения повышение эффективности работы нагревателя посредством повышения равномерности распределения скоростей потока в выходном отверстии. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the heater by increasing the uniformity of the distribution of flow rates in the outlet.

Цель достигается тем, что в аэродинамическом нагревателе, имеющем ротор, расположенный в камере, ограниченной сплошными боковыми и торцевой стенками и параллельной торцевой стенке передней стенкой, имеющей соосное ротору круглое входное и примыкающее к боковой стенке выходное отверстия, согласно изобретению боковые стенки имеют ширину в пределах 2,0-2,5 ширины ротора, а в камере установлена перегородка, расположенная параллельно торцевой стенке на расстоянии от нее не менее ширины ротора. При этом перегородка имеет высоту, равную высоте камеры, и двумя кромками примыкает к ее боковым стенкам. Ширина перегородки не менее 1,5 диаметра ротора, а ее свободные кромки расположены параллельно стенкам камеры на расстоянии не менее ширины ротора от них. The goal is achieved in that in an aerodynamic heater having a rotor located in a chamber bounded by solid side and end walls and a front wall parallel to the end wall, having a round inlet and exit outlet adjacent to the side wall, according to the invention, the side walls have a width within 2.0-2.5 of the width of the rotor, and a partition is installed in the chamber located parallel to the end wall at a distance from it not less than the width of the rotor. In this case, the partition has a height equal to the height of the chamber, and with two edges adjacent to its side walls. The width of the partition is not less than 1.5 times the diameter of the rotor, and its free edges are parallel to the walls of the chamber at a distance not less than the width of the rotor from them.

Ротор в камере располагается или между перегородкой и передней стенкой соосно с круглым входным отверстием, или между торцевой стенкой и перегородкой. Во втором случае в перегородке выполнено круглое отверстие, равное входному отверстию в передней стенке, и эти отверстия соединены цилиндрическим патрубком. The rotor in the chamber is either located between the partition and the front wall coaxially with the round inlet, or between the end wall and the partition. In the second case, a circular hole is made in the partition equal to the inlet in the front wall, and these holes are connected by a cylindrical pipe.

Предлагаемое конструктивное решение схематично пояснено на чертежах, где на фиг.1,2,3 схематично показано заявляемое устройство; на фиг.4,5,6,7,8 некоторые варианты его промышленного применения в установках аэродинамического нагрева. The proposed constructive solution is schematically explained in the drawings, where Fig.1,2,3 schematically shows the inventive device; on Fig 4,5,6,7,8 some variants of its industrial use in installations of aerodynamic heating.

Ротор 1 расположен в камере 2, ограниченной боковыми стенками 3, торцевой стенкой 4 и передней стенкой 5 с соосным ротору входным отверстием 6 и примыкающим к боковой стенке выходным отверстием 7. Внутри камеры 2 установлена перегородка 8, примыкающая двумя сторонами к противоположным боковым стенкам, а ее свободные кромки расположены параллельно двум другим стенкам камеры. Размеры боковых стенок 3, перегородки 8 и выходного отверстия 7 выбраны по п.1 формулы изобретения. The rotor 1 is located in the chamber 2, bounded by the side walls 3, the end wall 4 and the front wall 5 with the inlet 6 aligned with the rotor and the outlet 7 adjacent to the side wall. Inside the chamber 2 there is a partition 8 adjacent to the opposite side walls by two sides, and its free edges are parallel to two other walls of the chamber. The dimensions of the side walls 3, the partition 8 and the outlet 7 are selected according to claim 1.

На фиг.1 показан вид спереди аэродинамического нагревателя. На фиг.2 показано поперечное сечение устройства, в котором ротор 1 расположен между перегородкой 8 и передней стенкой 5 (в соответствии с п.2 формулы изобретения). На фиг.3 изображено поперечное сечение устройства в соответствии с п.3 формулы изобретения: ротор 1 расположен между торцевой стенкой 4 и перегородкой 8, а отверстия в перегородке 8 и передней стенке 5 соединены патрубком 9. В камере 2 обозначены полости а и б. Figure 1 shows a front view of an aerodynamic heater. Figure 2 shows a cross section of a device in which the rotor 1 is located between the partition 8 and the front wall 5 (in accordance with claim 2). Figure 3 shows a cross section of a device in accordance with claim 3 of the claims: the rotor 1 is located between the end wall 4 and the partition 8, and the holes in the partition 8 and the front wall 5 are connected by a pipe 9. In the chamber 2, the cavities a and b are indicated.

На фиг. 4 показана нагревательная установка с применением предлагаемого аэродинамического нагревателя при однократной циркуляции воздуха. Воздуховод 10 соединяет нагреватель с технологической емкостью 11; предусмотрен патрубок 12 для выброса воздуха. In FIG. 4 shows a heating installation using the proposed aerodynamic heater with a single air circulation. Air duct 10 connects the heater to the process tank 11; a pipe 12 is provided for discharging air.

На фиг. 5 и 6 изображены поперечное и продольное сечения лесосушильной камеры с аэродинамическим нагревателем с электродвигателем 13, имеющей наружное ограждение 14 и дверь 15. In FIG. 5 and 6 show a cross-section and a longitudinal section of a forest kiln with an aerodynamic heater with an electric motor 13 having an external guard 14 and a door 15.

На фиг. 7 и 8 приведена схема печи для термообработки материала, в которой аэродинамический нагреватель снабжен электродвигателем 13, а ограждение 14 имеет дверь 15. Внутри размещен нагреваемый материал 16. In FIG. 7 and 8 show a diagram of a furnace for heat treatment of a material, in which the aerodynamic heater is equipped with an electric motor 13, and the guard 14 has a door 15. The heated material 16 is placed inside.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При вращении ротора 1 воздух засасывается через входное отверстие 6 (и патрубок 9 по п.3 формулы изобретения), нагревается в межлопаточных каналах ротора и нагнетается во все стороны по окружности ротора. В камере 2 нагнетаемый воздух разделяется на два потока и по каналам, образованным перегородкой 8 и стенкой 5 (фиг.2) или стенкой 3 (фиг.3), направляется в противоположные стороны. Один поток попадает в полость а камеры. Другой поток направляется в полость б, где он разворачивается на 180^о и через канал между перегородкой 8 и стенкой 4 (фиг.2) или стенкой 5 (фиг.3) также попадает в полость а камеры. В полости а оба потока смешиваются, поворачиваются на 90^о и нагретый воздух под напором истекает из выходного отверстия 7. Направление потока воздуха в аэродинамическом нагревателе показано стрелками.When the rotor 1 rotates, air is sucked in through the inlet 6 (and pipe 9 according to claim 3 of the claims), is heated in the interscapular channels of the rotor and is pumped in all directions around the circumference of the rotor. In the chamber 2, the injected air is divided into two streams and is directed in opposite directions along the channels formed by the partition 8 and the wall 5 (Fig. 2) or the wall 3 (Fig. 3). One stream enters the cavity of the chamber. Another stream is directed into the cavity b, where it rotates 180 ^° and through the channel between the partition 8 and the wall 4 (figure 2) or wall 5 (figure 3) also enters the cavity a of the chamber. The cavity and the two streams are mixed, turned by ⁹⁰ ° and the heated air under pressure flows from the outlet 7. The air flow direction in the aerodynamic heater shown by the arrows.

Предложенный аэродинамический нагреватель позволяет разделить нагнетаемый ротором поток воздуха на две части, исключить их столкновение и совместить в одном направлении. Сложение эпюр скоростей двух потоков дает высокую равномерность распределения скоростей потока воздуха в выходном отверстии. По данным натурных испытаний соотношение скоростей воздуха в выходном отверстии (верх, середина, низ) составляет 1,05:1,0:0,95. Это обеспечивает высокую равномерность тепловоздушной обработки материала. Поэтому предложенное устройство может быть использовано также при конструировании обычных центробежных вентиляторов. The proposed aerodynamic heater allows you to split the air flow pumped by the rotor into two parts, to eliminate their collision and combine in one direction. The addition of the velocity diagrams of the two flows gives a high uniformity of the distribution of air flow velocities in the outlet. According to field tests, the ratio of air velocities in the outlet (top, middle, bottom) is 1.05: 1.0: 0.95. This ensures high uniformity of heat-air treatment of the material. Therefore, the proposed device can also be used in the design of conventional centrifugal fans.

Заявляемые геометрические соотношения предлагаемого устройства: ширина боковых стенок (2-2,5 ширины ротора), расстояние от перегородки до торцевой стенки (не менее ширины ротора), ширина перегородки (не менее 1,5 диаметра ротора), проем между свободными кромками перегородки до стенок камеры (не менее ширины ротора) являются отличительными признаками изобретения и в совокупности обеспечивают достижение поставленной цели. Они получены на основании большого практического опыта конструирования и эксплуатации роторных нагревателей в установках аэродинамического нагрева, в результате анализа и обобщения данных многочисленных испытаний и производственной практики. Устройство с указанными конструктивными параметрами обеспечивает размещение каналов и полостей достаточного объема для разделения всего количества воздуха от ротора на потоки в противоположные стороны, с их разворотом и последующим слиянием в полости перед выходом, стабилизацию и выравнивание скоростей, увеличение статического напора за счет динамического и в результате равномерность скоростей выходящего из камеры нагревателя потока; в итоге решается поставленная задача улучшение качества тепловоздушной обработки. The inventive geometric relationships of the proposed device: the width of the side walls (2-2.5 of the rotor width), the distance from the partition to the end wall (not less than the width of the rotor), the width of the partition (not less than 1.5 of the rotor diameter), the opening between the free edges of the partition to the walls of the chamber (not less than the width of the rotor) are the hallmarks of the invention and together ensure the achievement of the goal. They were obtained on the basis of extensive practical experience in the design and operation of rotary heaters in aerodynamic heating plants, as a result of the analysis and synthesis of data from numerous tests and production practices. A device with the indicated design parameters provides the placement of channels and cavities of sufficient volume to separate the entire amount of air from the rotor into flows in opposite directions, with their rotation and subsequent merging in the cavity before exiting, stabilization and equalization of velocities, increase in static pressure due to dynamic and as a result the uniformity of the speeds of the stream leaving the heater chamber; as a result, the task is solved to improve the quality of heat-air treatment.

На фиг.4 при работе ротора воздух из нагревателя нагнетается через воздуховод 10 в емкость 11, где располагается обрабатываемый материал, а затем удаляется через патрубок 12. In Fig. 4, when the rotor is operating, air from the heater is pumped through the duct 10 into the tank 11, where the processed material is located, and then removed through the pipe 12.

На фиг.5-8 показаны схемы работы нагревателя при рециркуляции. Например, в лесосушилках (фиг.5, 6) равномерный поток воздуха из выходного отверстия нагревателя проходит сквозь штабель материала 16, подсасывается во входное отверстие и вновь направляется в контур циркуляции (с небольшим воздухообменом). Figure 5-8 shows the operation of the heater during recirculation. For example, in the forest dryers (Figs. 5, 6), a uniform air stream from the heater outlet passes through a stack of material 16, is sucked into the inlet, and is again routed to the circulation circuit (with little air exchange).

В нагревательных печах (фиг.7, 8) равномерный поток воздуха из выходного отверстия нагревателя распределяется по всему объему и омывает нагреваемый материал 16 со всех сторон, после чего он подсасывается нагревателем через входное отверстие, цикл повторяется. Ход потоков воздуха в сушилке (фиг.6) и печи (фиг.7) показан стрелками. In the heating furnaces (Figs. 7, 8), a uniform air flow from the heater outlet is distributed throughout the volume and washes the heated material 16 from all sides, after which it is sucked by the heater through the inlet, the cycle repeats. The flow of air flows in the dryer (Fig.6) and the furnace (Fig.7) is shown by arrows.

Применение заявленного устройства во всех случаях выравнивает скорости потока на выходе из нагревателя и тем самым улучшает равномерность и однородность тепловоздушной обработки материала. The use of the claimed device in all cases equalizes the flow rate at the outlet of the heater and thereby improves the uniformity and uniformity of the heat-air treatment of the material.

Claims

1. AERODYNAMIC HEATER for dryers, comprising a rotor installed in a chamber bounded by continuous upper, lower, side and end walls, as well as a front wall, in which a round inlet is aligned with the rotor and a rectangular outlet is adjacent to the side wall, characterized in that the side wall is made with a width of 2.0 to 2.5 the width of the rotor, and in the chamber cavity parallel to the end wall and with a gap relative to the side walls there is a rectangular partition adjacent the upper and lower walls of the chamber and having a width of not less than 1.5 diameter of the rotor, the distance from the partition to an end wall, and the gap between the free edge of the partition and the side wall of the chamber is not less than the width of the rotor.

2. The heater according to claim 1, characterized in that the rotor is located between the partition and the front wall of the chamber.

3. The heater according to claim 1, characterized in that the rotor is located between the end wall and the partition, the latter having a round hole coaxial with the rotor with a diameter equal to the diameter of the inlet, and the ends of the holes are connected by a cylindrical pipe.