RU2100724C1

RU2100724C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2100724C1
Application number: RU94024426/03A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Безродный; В.А. Чурюмов; А.С. Михин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Себряковцемент"
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: roasting of materials in manufacture of building materials and other industries. SUBSTANCE: heat exchanger includes hollow closed members secured on movable axle inside rotary furnace; they have diameter D and length $$$ where $$$ is angle of slope of material. Radius of suspension of axle relative to inner surface of furnace is determined from condition of obtaining preset degree of replacement of material at each revolution of furnace which is determined in its turn by heat resistance of material of member. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике обжига материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for firing materials and can be used in the construction materials industry and other industries.

Известен теплообменник [1] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к данному изобретению является теплообменник, содержащий закрепленные на осях внутри вращающейся печи полые замкнутые элементы диаметром D и длиной

где a -угол естественного откоса материала [2] В известном теплообменнике в верхнем положении материал достаточно прогревается горячими газами, защищая одновременно полые элементы от сгорания, а в нижнем положении они входят в слой материала, проскальзывают относительно осей из одного крайнего положения в другое и процесс повторяется.Known heat exchanger [1] The closest in technical essence and the achieved technical result to this invention is a heat exchanger containing hollow closed elements fixed with axes inside a rotary kiln with a diameter D and length

where a is the angle of repose of the material [2] In the known heat exchanger in the upper position, the material is sufficiently heated by hot gases, while protecting the hollow elements from combustion, and in the lower position they enter the material layer, slip relative to the axes from one extreme position to another and the process repeated.

Недостатком известного теплообменника является малая степень замены материала внутри каждого полого элемента, что снижает эффективность теплообмена и степень защиты полых элементов от сгорания. Кроме того, при проскальзывании полых элементов они разрушают гранулы материала, что также снижает эффективность теплообмена, так как наилучший теплообмен обеспечивается при гранулах материала размерами 5 12 мм. A disadvantage of the known heat exchanger is the low degree of replacement of the material inside each hollow element, which reduces the efficiency of heat transfer and the degree of protection of the hollow elements from combustion. In addition, when the hollow elements slip, they destroy the granules of the material, which also reduces the heat transfer efficiency, since the best heat transfer is ensured when the granules of the material are 5-12 mm in size.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности теплообмена и работоспособности. The technical result of this invention is to increase the efficiency of heat transfer and efficiency.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем закрепленные на осях внутри вращающейся печи полые замкнутые элементы диаметром D и длиной

где a угол естественного откоса материала, радиус подвески осей относительно внутренней поверхности корпуса печи определяется из условия получения заданной степени замены материала внутри элементов при каждом обороте печи, которая в свою очередь определяется жаростойкостью элемента. При этом в районе установки полых элементов внутри печи установлено не менее двух кольцевых выступов высотой 5 20 мм и/или подпорных колец рядом с полыми элементами.The specified technical result is achieved in that in a heat exchanger containing hollow closed elements fixed with axes inside a rotary kiln with a diameter D and length

where a is the angle of repose of the material, the suspension radius of the axes relative to the inner surface of the furnace body is determined from the condition of obtaining a given degree of replacement of material inside the elements at each revolution of the furnace, which in turn is determined by the heat resistance of the element. At the same time, in the area where hollow elements are installed inside the furnace, at least two annular protrusions 5 to 20 mm high and / or retaining rings are installed next to the hollow elements.

В предлагаемом изобретении нет проскальзывания полых элементов, только перекатывание. In the present invention, there is no slipping of the hollow elements, only rolling.

На фиг. 1 показан общий вид теплообменника, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 (сбоку справа показан элемент, опирающийся на корпус печи, когда нет кольцевых выступов). In FIG. 1 shows a general view of a heat exchanger, a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1 (on the right side an element is supported resting on the furnace body when there are no annular projections).

Внутри вращающейся печи 1 на кронштейнах 2 шарнирно закреплены оси 3, на которых подвешены круглые полые элементы в виде труб 4 диаметром D и длиной l ≥ 2D/tgα. где α -угол естественного откоса материала. В районе установки элементов 4 установлены кольцевые выступы (не менее 2-х) 5 и/или подпорные кольца 6 рядом с элементами 4. Inside the rotary kiln 1, the axles 3 are pivotally mounted on the brackets 2, on which round hollow elements are suspended in the form of tubes 4 with a diameter D and a length l ≥ 2D / tgα. where α is the angle of repose of the material. In the area where the elements 4 are installed, annular protrusions (at least 2) 5 and / or retaining rings 6 are installed next to the elements 4.

Размеры кронштейнов 2 выбирают минимальной конструктивной высоты, при которой обеспечивается свободный поворот осей 3. Радиус подвески осей 3 относительно кронштейнов 2 определяют из условия получения заданной степени замены материала внутри элементов при каждом повороте печи. (Чем больше R и меньше D, тем больше оборотов сделает элемент 4 и больше заменится материала). The dimensions of the brackets 2 choose the minimum structural height at which free rotation of the axles 3 is ensured. The radius of the suspension of the axles 3 relative to the brackets 2 is determined from the condition of obtaining a given degree of replacement of material inside the elements at each rotation of the furnace. (The more R and less D, the more turns the element 4 will make and the more material will be replaced).

Диаметр D определяется тепловым расчетом из условия нагрева материала на данном участке печи до заданной температуры. Количество элементов 4 по окружности определяется из условий исключения их заклинивания друг о друга в нижнем положении. Высота кольцевых выступов 5 составляет 5 20 мм из условий, чтобы не раздавливать попадающие под элементы 4 гранулы размерами 5 12 мм, и при которых обеспечивается наиболее эффективный теплообмен. Diameter D is determined by thermal calculation from the condition of heating the material in a given section of the furnace to a given temperature. The number of elements 4 in a circle is determined from the conditions of exclusion of their jamming against each other in the lower position. The height of the annular protrusions 5 is 5 to 20 mm from the conditions so as not to crush the granules with dimensions of 5 to 12 mm falling under the elements 4, and in which the most efficient heat transfer is ensured.

Высота подпорных колец 6 выбирается не более R для исключения затенения элементов 4 от газового потока. Остальные размеры определяются конструктивно и проверяются на прочность и работоспособность. Заданная степень замены материала определяется жаростойкостью материала элемента (чем меньше жаростойкость материала элемента, тем быстрее в нем должен меняться горячий материал холодным, чтобы участки элемента, не соприкасающиеся с материалом, охлаждались им. ) Зная температуру материала (холодного), температуру газов, жаростойкость материала элемента, можно рассчитать степень замены материала, чтобы он не сгорел. В первом приближении это поворот на 180^oC или кратно 180^oC.The height of the retaining rings 6 is selected no more than R to prevent shading of the elements 4 from the gas stream. The remaining dimensions are determined constructively and checked for strength and performance. The specified degree of replacement of the material is determined by the heat resistance of the material of the element (the lower the heat resistance of the material of the element, the faster it should change the hot material cold so that parts of the element that are not in contact with the material are cooled by it.) Knowing the temperature of the material (cold), the temperature of the gases, the heat resistance of the material element, you can calculate the degree of replacement of the material so that it does not burn out. In a first approximation, this is a turn of 180 ^o C or a multiple of 180 ^o C.

Теплообменник работает следующим образом. The heat exchanger operates as follows.

В верхнем положении элементы 4 с материалом внутри них хорошо нагреваются горячими газами, причем холодный материал защищает элементы 4 от сгорания. При дальнейшем вращении элементы 4 ложатся на кольца 5 и начинают поворачиваться с печью 1, при этом, если из них начинает высыпаться материал, то кольца 6 закрывают его от подхватывания газовым потоком. Затем элементы 4 входят в слой материала и начинают перекатываться по выступам 5, но гранулы размерами менее их высоты не раздавливаются. In the upper position, the elements 4 with the material inside them are well heated by hot gases, and the cold material protects the elements 4 from combustion. With further rotation, the elements 4 lie on the rings 5 and begin to rotate with the furnace 1, while if the material begins to precipitate out of them, then the rings 6 close it from being picked up by the gas stream. Then the elements 4 enter the layer of material and begin to roll along the protrusions 5, but granules with sizes less than their height are not crushed.

Наконец наступает момент, когда элементы 4 начинают перекатываться по выступам, при этом материал в них частично меняется, так как печь 1 наклонена по ходу материала на 3 4^o. Затем процесс повторяется.Finally, there comes a time when the elements 4 begin to roll along the protrusions, while the material in them partially changes, since the furnace 1 is inclined along the material by 3 4 ^o . Then the process is repeated.

Применение теплообменника приводит к повышению эффективности теплообмена из-за большой степени замены материала при каждом обороте и ликвидации раздавливания гранул, что приводит к экономии топлива. Исключение проскальзывания элементов дает повышение работоспособности. The use of a heat exchanger leads to an increase in the efficiency of heat transfer due to the large degree of material replacement at each revolution and the elimination of crushing of granules, which leads to fuel economy. The exception of slippage of elements gives an increase in performance.

Claims

1. A heat exchanger containing hollow closed elements fixed on axes inside a rotary kiln with a diameter D and a length l ≥ 2D / tgα, where α is the angle of repose of the material, characterized in that the radius of the suspension of the axes relative to the inner surface of the furnace body is determined from the conditions for obtaining a given degree replacement of material inside the elements at each revolution of the furnace, which in turn is determined by the heat resistance of the element.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that in the area of installation of the hollow elements inside the furnace, at least two annular protrusions 5 high
20 mm and, or retaining rings next to the hollow elements.