SU1255196A1 - Способ получени псевдоожиженного сло и аппарат дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ получени  псевдоожижен- ного сло  путем наложени  на него однородного импульсного магнитного пол , о тличлю гцийс  тем, что, с целью повышени  интенсивности тепломассообмена , часть сло  в зоне убывани  магнитного потока подвергают нагреву до температуры, превышающей точку Кюри матери ала частиц, и одновременно охлаждают другую часть сло  в зоне возрастани  магнитного потока до температуры ниже точки Кюри, при этом одновременно с импульсным магнитным полем нашагают посто нное и переменное магнитные пол . 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что частоту переменного магнитного пол  периодически измен ют. 3.Аппарат дл  получени  псевдо- ожиженного сло , включающий корпус с размещенными внутри иего ферромагнитными частицами, электромагнитную катушку, охватывающую корпус, газораспределительное устройство,размещенное в нижней части корпуса, электронагреватель, установленный внутри электромагнитной катушки,о т- личающийс  тем, что,с целью повышени  интенсивности тепломассообмена , он снабжен расположенными под соленоидом патрубками подвода и отвода нагреваемого газа, сеткой , установленной над газораспределительным устройством, и расположенным под ним дополнительным соленоидом . i (Л

Description

Изобретение относитс  к способу псевдоожижени  и аппарату дл  его осуществлени , которые могут найти применение в химической и металлургической отрасл х промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение интенсивности тепломассообмена .

Способ получени  псевдоожиженно- го сло  магнитовосприимчивых частиц осуществл етс  путем наложени  на него неоднородного . импульсного . магнитного пол  частотой 1-12,5 Гц и длительностью 0,01-0,02 с, который отличаетс  тем, что часть этого сло  в зоне убывани  магнитного потока снизу вверх подвергают нагреву до температуры, превьшающей точку Кюри материала частиц, и одновременно охлаждают другую часть сло  в зоне возрастани  магнитного потока до температуры ниже точки Кюри,при этом одновременно с импульсным магнитным полем налагают посто нное и переменное магнитнЪе пол .

На .фиг. 1 приведен аппарат дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2-7- слой магнитовосприимчивых частиц, по сн ющий предлагаемый способ; на фиг. 8 - электросхема включени  аппарата; на фиг. 9 - за- висимость коэффициента теплообмена с поверхностью сло  частиц магнетита диаметром 1, псевдоожиженного импульсным магнитным полем, от напр женности переменного магнитного пол .

Аппарат (фиг. 1) содержит вертикальный немагнитный корпус 1, охваченный электронагревателем 2, состо щим из двух частей 3 и 4, с наружным т1еш1оизол ционным кожухом 5 и соленоидом 6 с в нешним магнитопроводом 7. В нижней Части корпуса 1 установлена решетка 8, а в верхней части - питатель , содержащий бункер 9 с ферромагнитным материалом 10, корпус 11 с решеткой 12 и ферромагнитными шарами 13, размещенными на этой решетке, охваченный эо ектромагнитной катушкой 14. Под решеткой 8 установлен конический герметичный корпус 15, расши- р юшрйс  кверху, в нижнем основании которого установлена сетка 16, а под ней газораспределительное устройство в виде полых перфорированных труб 17, св занных с коллектором 18 и патрубком 19 дл  подвода газа. Под сеткой 16 размещен дополнительный соленоид 20, охватывающий цилиндрический корпус 21 с патрубком 22, образующим гидравлический затвор в виде достаточно высокого плотного сло  обрабатываемого материала 23, содержащий также разгрузочное приспособление , включающее корпус 24 с решеткой 25 и слоем ферромагнитных шаров 26 и соленоид 27, охватывающий

этот корпус.

Аппарат (фиг. 1) работает следуг ющим образом.

При включении импульсного магнитного пол  катушки 14 соответственно

числу импульсов и числу возвратно- поступательньге колебаний ферромагнитных шаров 13, взаимодействующих с этим полем, в корпус 1 засьшаетс  слой ферромагнитного материала при

включенном соленоиде 6, генерирующем импульсное магнитное поле частотой 1-2 Гц, длительностью импульсов 0,01-0,02 с. Одновременно налагаетс  переменное магнитное поле напр женностью не более коэрцитивной силы ферромагнитного материала, не достигаетс  середины.,соленоида,идет интенсивное его перемешивание и быстрый разогрев. По мере дальнейшего поступлени  ферромагнитного материала ... внутрь корпуса 1 и увеличени  высоты сло  так, что его верхн   граница уже оказываетс  лежащей над центром соленоида , скорость движени  ферромагнитных частиц уменьшаетс , пока это движение прекратитс  совсем, когда ферромагнитный материап заполн ет по- лость соленоида 6. В момент увеличени  температуры нижней части 4 электронагревател  2 вследствие резкого уменьшени  интенсивности движени  частиц и коэффициента теплообмена эта часть отключаетс  и включаетс  верхн   часть 3 электронагревател 

2. После прогрева части сло , охваченного верхней частью 3 электронагревател  2, до температуры точки Кю- - ри начинаетс  интенсивное перемешивание парамагнитных (нагретых до температуры выше точки Кюри) и ферромагнитных частиц. Вновь включаютс  часть 4 электронагревател  и весь слой или больша  его часть прогреваетс  до температуры точки Кюри. Движение

частиц прекращаетс , причем парамагнитные частицы свободно проваливаютс  через решетку 8. После этого включаетс  подача охлаждающего газа

или пара через патрубок 19, коллектор 18 и полые перфорированные трубы 17. И начинаетс  магнитна  сепараци  холодных ферромагнитных частиц вт гивающихс  в полость соленоида 6, и горг чих парамагнитных частиц, проваливающихс  через слой колеблю- 1ЦИХСЯ и хаотически движущихс  ферромагнитных частиц, что приводит к интенсивному продольному перемешива- нию материала в области, охваченной /электронагревателем 2, и нагреву газа, фильтрующего через слой парамагнитных частиц. При частотах импульсов магнитного пол  5-10 Гц ре- шетка 8 играет по отношению к ферромагнитным частицам роль обратного клапана, пропуска  их только внутрь соленоида 6, но она свободно пропускает вниз парамагнитные частицы. В этом случае над решеткой 8 посто нно находитс  прослойка ферромагнитных частиц, которые вибриру  передают вибрацию слою парамагнитных частиц,интенсифициру  теплообмен со стенкой нагревател ..

По мере восстановлени  или окислени  материала, при замене катализатора включаетс  соленоид 20 и материал отводитс  через сетку 16 и нижнее разгрузочное приспособление с гидравп лическим затвором в виде достаточно высокого плотного сло  обрабатываемого материала 23: включаетс  импульсное магнитное поле соленоида 27, ; возбуждающее колебани  ферромагнитных шаров 26. Материал в виде вибросло  вытекает между шарами. Патрубок 22 снабжен индукционным датчиком уровтг- н  материала, охватывающим верхнюю часть патрубка 22 и включенным в мост переменного тока. При отсутствии : внутри верхней части патрубка ферромагнитного материала ток в соленоиде 27 отключаетс  и выгрузка материала прекращаетс . После этого газ выключаетс . В корпус 1 подаетс  нова  порци  материала через верхний питатель при включении импульсного магнитного пол  катушки 14.

На фиг. 2-7 изображены последовательно стадии псевдоожижени  сло  магнитовосприимчивьк частиц.

Если соленоид частично заполнен материалом, то при наложении на него , импульсного магнитного пол  он псевдоожижаетс  при интенсивном

движении ферромагнитных частиц (фиг. 2).

В общем случае, если полость соленоида полностью заполнить магнито- восприимчивыми частицами (фиг. 3), например, выполненными из магнитом г кого материала и воздействовать на ник магнитным полем любого вида (переменным , посто нным, пульсирующим или импульсным), то слой этих частиц останетс  плотным, т.е. частицы его будут неподвижными.На такой слой действуют пондеромоторные силы,направленные к центру соленоида,сжимающие слой.

Если слой ферромагнитных частиц нагреть весь до температуры точки Кюри, то сжимающий слой пондеромоторные силы практически станов тс  равными нулю, однако плотный слой останетс  неподвижным.

Если нагреть до температуры точки Кюри (или вьште ее) лишь часть сло , лежащего вьппе центра соленоида то при воздействии на слой посто нного или переменного магнитного пол  частотой 50 Гц ферромагнитна  (холодна ) часть сло  стремитс  вытеснить из полости соленоида гор чую I

часть, взвесив ее, вт нувшись в корпус подобно поршню.

Если на такой слой воздействовать пульсирующим магнитным полем, например , тока, полученного после однопо- лупериодного выпр млени  переменного тока частотой 50 Гц, то холодный слой вт гиваетс  в соленоид, слегка вибриру  как сплошной поршень, а немагнитный (гор чий) слой образует над холодным плотным слоем слегка колеблющийс  слой без заметного перемешивани  его частиц. При наложении- магнитного пол  ферромагнитные частицы холодного сло  сцеплены, между собой, образу  флокулы, и провал немагнитных (гор чих) частиц через слой холодных исключен.

Если на такой слой налагать импульсное магнитное поле частотой 1-12,5 ГцJчастотой импульсов 0,OJ- 0,02 с (фиг. 4), то при этом исключаетс  магнитна  флокул ци  вдоль магнитных силовых линий внешнего магнитного пол . Ферромагнитные частицы холодной части сло  привод тс  в хаотическое движение относительно друг друга, при этом гор чие немагнитные частицы провали5125

ваютс  под слой холодных ферромагниных частиц. Последние стрем тс  зан ть положение, симметричное относительно центра соленоида, и прекращают движение, нагрева сь постепенно до температуры точки Кюри и .тер   свои магнитные свойства. Если при этом не охлаждать нижнюю часть сло  гор чих немагнитных частиц, провали- .вающихс  через слой ферромагнитных частиц, то все частицы сло  будут в дальнейшем неподвижными сколь угодно долго.

Если нижнюю часть провалившихс  гор чих частиц с температурой выше точки Кюри охлаждать любым известным способом до температуры ниже точки Кюри (фиг. 5-6), то при непрерывном наложении на слой импульсного магнитного пол  будет происходить маг-i нитное разделение ферромагнитных (холодных) от парамагнитных (гор чих ) частиц: верхн   парамагнитна  часть сло  представл ет собой виб- рокип щий слой, а между гор чей и холодной част ми сло  имеет место непрерывна  циркул ци  частиц с по- очедным переходом их из ферромагнитного в парамагнитное состо ние и наоборот. При этом в случае сло  частиц железа при температуре точки Кюри имеет место аномальное увеличение теплоемкости, что интенсифицирует теплоотвод от поверхности нагрева , тогда как в зоне охлаждени  теп лоемкость почти скачкообразно уменьшаетс , что . приводит к интенсификации отдачи тепла охлаждающему газу . Очевидно, интенсивней нагрев ферромагнитных частиц и их охлаждение, тем интенсивней циркул ци  частиц и теплообмен их с поверхностью нагрева и охлаждающим газом. Причем импульсное магнитное поле или посто нное магнитное поле, нала- гаемое одновременно с импульсным, можно включать периодически .и тогда в зону охлаждени  попадает материал с температурой значительно превьша- ющей температуру точки Кюри, при которой интенсивность процесса химической реакции максимальна, например при восстановлении железной руды , конверсии природного газа и т.ц., т.е. согласно предлагаемому способу устран етс -ограничение на процесс псевдоожижени  не только со стороны точки Кюри,но и со стороны

количества ферромагнитных частиц, увеличиваетс  поверхность нагрева, омываема  слоем ферромагнитных частиц .

На фиг. 7 приведена электрическа  схема генератора электромагнитного пол , по которой работает соленоид в устройстве, изображенном нафиг-. 1. Схема включает тиристоры Т, и Т., диод D, , дроссели Dp, и Dp ,соленоид Ь.Блок формировани  импульсов тока (управлени  тиристором Т,) содержит транзисторы Тр и Т р, , конденсатор С и сопротивление, источник посто нного тока. Управление тиристором Т содержит реле Л (на схеме не показаг: но: на ней изображен нормально разомкнутый контакт Л) и источник посто нного тока.

Схема (фиг. 7) работает следующим образом..

При подаче в цепь управлени  импульса посто нного тока тиристор Т( отпираетс  на врем  действи  отпирающего импульса: через соленоид L идет ток в виде импульсов с частотой подачи отпирающих импульсов. Одновременно через диод D и дроссель Dp, в соленоид L поступает уни- пол рньдй пульсирующий ток частотой 50 Гц, Периодически через реле Л (на схеме не показано) включаетс  тиристор Tj, и через соленоид L одновременно с импульсным магнитным полем проходит переменный ток,генерирующий переменное магнитное поле напр женностью ,равной коэрцитивной силе материала сло .

На фиг. 8 дана зависимость коэффициента теплообмена с поверхностью, погруженной в слой частиц стальной дроби диаметром 1 мм, псевдоожижен- ный импульсным магнитным полем частотой f 5 Гц, длительностью импульсов 0,01 с, от напр женности переменного магнитного пол , налагаемого одновременно с импульсным магнитным полем. Зависимость имеет  вный максимум: слева от него на теплообмен оказывает вли ние остаточный магнетизм частиц, а- справа от него сказываетс  магнитна  флокул ци , частиц, тормоз ща  частицы. При напр женности магнитного пол  7-12 кА/м имеет место вращение частиц под действием гистерезисного момента.и их -подвижность значительно возрастает.

712551968

Предлагаемый способ и аппарат мена за счет увеличени  циркул ции обеспечивают интенсивность теплооб- материала между зонами.

70

Г5

Ц)иг.1

Фиг.З

фигЛ

фиг. 5

Фиг.6

О

ю 15 го 25 30 н

кА/н фиг.9,

Редактор Г.Волкова Заказ 4743/7

Составитель А.Телесницкий

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Тираж 527Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открьггий 1.13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (3)

1. Способ получения псевдоожиженного слоя путем наложения на него однородного импульсного ’магнитного поля,о тличдющийся тем,что, с целью повышения интенсивности тепломассообмена, часть слоя в зоне убывания магнитного потока подвергают нагреву до температуры, превышающей точку Кюри материала частиц, и одновременно охлаждают другую часть слоя в зоне возрастания магнитного потока до температуры ниже точки Кюри, при этом одновременно с импульсным маг нитным полем налагают постоянное и переменное магнитные поля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту переменного магнитного поля периодически изменяют.

3. Аппарат для получения псевдоожиженного слоя, включающий корпус с размещенными внутри него ферромагнитными частицами, электромагнитную катушку, охватывающую корпус, газораспределительное устройство,размещенное в нижней части корпуса, электронагреватель, установленный внутри электромагнитной катушки,о тличающийся тем, что, с це- <£ лью повышения интенсивности тепломассообмена, он снабжен расположенными под соленоидом патрубками подвода и отвода нагреваемого газа, сеткой, установленной над газораспределительным устройством, и расположенным под ним дополнительным соленоидом.

S и ,, , 1255196

Изобретение относится к способу псевдоожижения и аппарату для его осуществления, которые могут найти применение в химической и металлургической отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение интенсивности тепломассообмена.

Способ получения псевдоожиженного слоя магнитовосприимчивых частиц осуществляется путем наложения на него неоднородного . импульсного . магнитного поля частотой 1-12,5 Гц и длительностью 0,01-0,02 с, который отличается тем, что часть этого слоя в зоне убывания магнитного потока снизу вверх подвергают нагреву до температуры, превышающей точку Кюри материала частиц, и одновременно охлаждают другую часть слоя в зоне возрастания магнитного потока до температуры ниже точки Кюри,при этомодновременно с импульсным магнитным полем налагают постоянное и переменное магнитн*ое поля.