UA155869U

UA155869U - Device for producing granular filler of heat-insulating material

Info

Publication number: UA155869U
Application number: UAU202303257U
Authority: UA
Inventors: Ірина Євгеніївна Соколовська; Роман Олександрович Клімов; Сергій Євгенович Самохвалов
Original assignee: Дніпровський Державний Технічний Університет
Priority date: 2023-07-04
Filing date: 2023-07-04
Publication date: 2024-04-17

Abstract

A device for producing granular filler of a heat-insulating material includes a housing with a side inlet for a heat carrier connected to the housing tangentially and end upper and lower walls, a loading and unloading hopper, the end upper and lower walls of the housing are formed by the side surfaces of cut cones, inside the loading hopper, made in the form of a cut cone, turned by a smaller base to the body and located coaxially with it, are placed coaxially, forming an annular channel connected to the source of compressed air, an air inlet and an exhaust gas outlet. The latter is mounted with the ability to adjust its position vertically, and its lower part is made with a funnel-shaped extension, and at the inlet to the discharge hopper there is a regulator made in the form of a cone turned with its top down, and the regulator is mounted with the ability to adjust the annular gap between it and the lower end wall. The device is equipped with an additional tangential inlet for the coolant, which is connected to the body opposite to the first inlet at the same level as it.

Description

Корисна модель належить до галузі тепломасообмінних процесів, зокрема до конвективних сушарок вихрового типу для сушіння зернистого матеріалу, і може бути використана в будівельній, хімічній, харчовій, фармацевтичній, мікробіологічній, сільськогосподарській, деревообробній та інших галузях промисловості.The useful model belongs to the field of heat and mass transfer processes, in particular to convective vortex dryers for drying granular material, and can be used in construction, chemical, food, pharmaceutical, microbiological, agricultural, woodworking and other industries.

Відомий вихровий барботажний тепломасообмінний апарат, що містить корпус, розподільник газу, напрямний апарат, верхню кришку, кільце, трубки підведення і відведення рідини, патрубки підведення газу і сепаратор, згідно з винаходом, апарат забезпечений напрямним пристроєм у вигляді грат, що складаються з лопаток аеродинамічної форми, на вхідній частині сепаратора змонтована лемніската, а на його циліндричній частині виконані каплеуловлювачі у вигляді гвинтових прорізів з кутом підйому 5-10" по ходу обертання вихору і ємністю для збору крапель, яка розташована на зовнішній стороні сепаратора навколо прорізей, причому в нижній частині ємності встановлена дренажна трубка (Патент України Мо 23520, ВО1О 3/30, 19981.A known vortex bubbling heat and mass exchange apparatus containing a body, a gas distributor, a guide apparatus, an upper cover, a ring, liquid supply and discharge pipes, gas supply pipes and a separator, according to the invention, the apparatus is equipped with a guide device in the form of a grid consisting of blades of an aerodynamic shape, a lemniscate is mounted on the inlet part of the separator, and on its cylindrical part there are droplet catchers in the form of helical slots with an elevation angle of 5-10" in the direction of rotation of the vortex and a container for collecting drops, which is located on the outside of the separator around the slots, and in the lower part a drainage tube is installed in the container (Patent of Ukraine Mo 23520, VO1O 3/30, 19981.

Недолік відомого вихрового барботажного тепломасообмінного апарата полягає у тому, що пристрій не розраховано на термічну обробку зернистого матеріалу, частинки якого в процесі значно змінюються в розмірі і за густиною.The disadvantage of the well-known vortex bubbling heat and mass transfer device is that the device is not designed for heat treatment of granular material, the particles of which significantly change in size and density during the process.

Відома вихрова тепломасообмінна камера, що містить завитку з торцевими стінками і завихрювачем, завантажувальний пристрій та бункер, яка відрізняється тим, що вона містить додаткову вихрову камеру, яка розміщена на верхній торцевій стінці основної вихрової камери, а завантажувальний пристрій в місці його з'єднання з додатковою вихровою камерою має регулятор витрати зерна у формі поворотних лопаток |Патент України Мо 29194, ВО4С 1/00, во 3/06, 20001.A vortex heat and mass transfer chamber is known, containing a curl with end walls and a swirler, a loading device and a hopper, which is characterized by the fact that it contains an additional vortex chamber, which is placed on the upper end wall of the main vortex chamber, and the loading device is at the point of its connection with with an additional vortex chamber, it has a grain flow regulator in the form of rotating paddles | Patent of Ukraine Mo 29194, VO4S 1/00, in 3/06, 20001.

Недоліком відомої вихрової тепломасообмінної камери є низька продуктивність через неможливість регулювання часу обробки матеріалу, неповне використання енергії вихору в верхній частині вихрової камери, що призводить до невисокої інтенсивності тепломасообмінних процесів. Все це призводить до зниження знімання вологи з поверхні матеріалу, зменшення коефіцієнта тепловіддачі і ККД вихрової камери. Крім цього, ця вихрова камера не розрахована для термообробки зернистого матеріалу, що значно змінюється в процесі за густиною та розмірами.The disadvantage of the known vortex heat and mass exchange chamber is low productivity due to the impossibility of adjusting the material processing time, incomplete use of the energy of the vortex in the upper part of the vortex chamber, which leads to a low intensity of heat and mass exchange processes. All this leads to a decrease in the removal of moisture from the surface of the material, a decrease in the heat transfer coefficient and the efficiency of the vortex chamber. In addition, this vortex chamber is not designed for heat treatment of granular material, which significantly changes in density and size during the process.

Зо Найбільш близьким аналогом за сукупністю технологічних ознак і конструктивним виконанням є пристрій для отримання гранульованого наповнювача теплоізоляційного матеріалу, що містить корпус з бічним вхідним патрубком для теплоносія і торцевими верхньою і нижньою стінками, завантажувальний і розвантажувальний бункери, який відрізняється тим, що бічний вхідний патрубок для теплоносія підключений до корпусу тангенційно, торцеві верхні і нижні стінки корпусу утворені бічними поверхнями зрізаних конусів, повернених більшою основою до корпусу, всередині завантажувального бункера, виконаного у вигляді усіченого конуса, поверненого меншою основою до корпусу і розташованого співвісно з ним, розміщені коаксіально, з утворенням кільцевого каналу, сполученого з джерелом стиснутого повітря, повітропідвідний патрубок і патрубок для відведення відпрацьованого газу, при цьому останній встановлений з можливістю регулювання його положення по вертикалі, і його нижня частина виконана з лійкоподібним розширенням, а на вході в розвантажувальний бункер розміщено регулятор, виконаний у вигляді конуса, поверненого вершиною вниз, причому регулятор встановлений з можливістю регулювання кільцевого зазору між ним і нижньою торцевою стінкою (Патент України Мо 26821, Р268 17/10, 2007).З The closest analogue in terms of the set of technological features and design is a device for obtaining granular filler of heat-insulating material, which contains a body with a side inlet for the heat carrier and upper and lower end walls, loading and unloading hoppers, which is distinguished by the fact that the side inlet for the coolant is tangentially connected to the housing, the upper and lower end walls of the housing are formed by the side surfaces of truncated cones, the larger base of which is turned to the housing, inside the loading hopper, made in the form of a truncated cone, the smaller base of which is turned to the housing and located coaxially with it, placed coaxially, with the formation of the ring channel connected to the source of compressed air, an air supply pipe and a pipe for exhaust gas discharge, while the latter is installed with the possibility of adjusting its position vertically, and its lower part is made with a funnel-shaped expansion, and at the entrance to the unloading hopper there is a regulator made in in the form of a cone turned upside down, and the regulator is installed with the possibility of adjusting the annular gap between it and the lower end wall (Patent of Ukraine Mo 26821, P268 17/10, 2007).

Недолік відомого пристрою полягає у тому, що при односторонньому вводі теплоносія в робочому просторі корпусу пристрою під місцем кріплення тангенційного патрубка всередині утворюється циркуляційна зона, яка порушує рівномірність віддентрового руху частинок матеріалу в потоці теплоносія, внаслідок чого деяка кількість частинок затримується на довший час всередині апарата, що погіршує однорідність та якість вихідного матеріалу, а також погіршує керованість тривалістю та інтенсивністю тепломасообмінного процесу.The disadvantage of the known device is that with one-sided introduction of the heat carrier in the working space of the device body, under the place of attachment of the tangential nozzle, a circulation zone is formed inside, which disrupts the uniformity of the outward movement of material particles in the flow of the heat carrier, as a result of which some particles are retained for a longer time inside the device. which worsens the homogeneity and quality of the source material, as well as worsens the controllability of the duration and intensity of the heat and mass transfer process.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою для отримання гранульованого наповнювача теплоіїзоляційного матеріалу шляхом вибору оптимальної кількості, геометрії патрубків та зміни їх розташування в корпусі, що дозволить створити рівномірний високошвидкісний потік та більш якісно регулювати в ньому витратні і гідродинамічні характеристики, а саме, дасть можливість керувати тривалістю та інтенсивністю тепломасообмінних процесів, враховувати зміну розмірів частинок матеріалу, їх густини та теплофізичні характеристики.The basis of the useful model is the task of improving the device for obtaining granular heat-insulating material filler by choosing the optimal number, geometry of the nozzles and changing their location in the body, which will allow creating a uniform high-speed flow and more qualitatively regulate the consumption and hydrodynamic characteristics in it, namely, will give the opportunity manage the duration and intensity of heat and mass transfer processes, take into account the change in the size of material particles, their density and thermophysical characteristics.

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для отримання гранульованого наповнювача теплоізоляційного матеріалу, що містить корпус з бічним вхідним патрубком для бо теплоносія, підключеним до корпусу тангенційно і торцевими верхньою і нижньою стінками,The task is solved by the fact that the device for obtaining a granulated filler of heat-insulating material, containing a housing with a side inlet pipe for the coolant, connected to the housing tangentially and by the upper and lower end walls,

завантажувальний і розвантажувальний бункери, торцеві верхні і нижні стінки корпусу утворені бічними поверхнями зрізаних конусів, повернених більшою основою до корпусу, всередині завантажувального бункера, виконаного у вигляді зрізаного конуса, поверненого меншою основою до корпусу і розташованого співвісно з ним, розміщені коаксіально, з утворенням кільцевого каналу, сполученого з джерелом стиснутого повітря, повітропідвідний патрубок і патрубок для відведення відпрацьованого газу, при цьому останній встановлений з можливістю регулювання його положення по вертикалі, і його нижня частина виконана з лійкоподібним розширенням, а на вході в розвантажувальний бункер розміщено регулятор, виконаний у вигляді конуса, поверненого вершиною вниз, причому регулятор встановлений з можливістю регулювання кільцевого зазору між ним і нижньою торцевою стінкою, згідно з корисною моделлю, оснащений додатковим вхідним тангенційним патрубком для теплоносія, який приєднаний до корпусу протилежно до першого вхідного патрубка на одному рівні з ним.loading and unloading hoppers, the upper and lower end walls of the housing are formed by the side surfaces of truncated cones, with the larger base turned to the housing, inside the loading hopper, made in the form of a truncated cone, with the smaller base turned to the housing and located coaxially with it, placed coaxially, forming an annular of the channel connected to the source of compressed air, an air supply pipe and a pipe for exhaust gas discharge, while the latter is installed with the possibility of adjusting its position vertically, and its lower part is made with a funnel-shaped expansion, and at the entrance to the unloading hopper there is a regulator made in the form of cone, turned upside down, and the regulator is installed with the possibility of adjusting the annular gap between it and the lower end wall, according to a useful model, is equipped with an additional tangential inlet nozzle for the coolant, which is attached to the body opposite to the first inlet nozzle on the same level with it.

Завдяки встановленню двох тангенційних патрубків для теплоносія унеможливлюється виникнення циркуляційних зон руху потоків матеріалу в робочому просторі апарата, досягається рівномірний високошвидкісний режим потоку теплоносія з матеріалом, що підвищує ефективність роботи пристрою.Thanks to the installation of two tangential nozzles for the heat carrier, the occurrence of circulation zones of material flows in the working space of the device is prevented, a uniform high-speed regime of the flow of the heat carrier with the material is achieved, which increases the efficiency of the device.

Суть корисної моделі пояснюють креслення.Drawings explain the essence of a useful model.

На фіг. 1 схематично зображено у вертикальному розрізі пристрій для отримання гранульованого наповнювача теплоізоляційного матеріалу.In fig. 1 schematically depicts in a vertical section the device for obtaining granulated filler of heat-insulating material.

На фіг. 2 - горизонтальний розріз пристрою на рівні приєднання тангенційних патрубків.In fig. 2 - horizontal section of the device at the level of connection of tangential nozzles.

Пристрій містить корпус 1 з бічними вхідними патрубками 2 для теплоносія, приєднаний до нього тангенційно, торцевими верхньою і нижньою стінками З і 4 відповідно, завантажувальний бункер 5 і розвантажувальний бункер 6, патрубок 7 для відведення відпрацьованого газу, нижня частина якого виконана з лійкоподібним розширенням, повітропідвідний патрубок 8 і регулятор 9, виконаний у вигляді конуса, поверненого вершиною вниз і розташованого на вході в розвантажувальний бункер 6.The device includes a body 1 with side inlet nozzles 2 for the coolant, connected to it tangentially by the upper and lower end walls C and 4, respectively, a loading hopper 5 and an unloading hopper 6, a nozzle 7 for exhaust gas removal, the lower part of which is made with a funnel-shaped expansion, air supply nozzle 8 and regulator 9, made in the form of a cone, turned with the top down and located at the entrance to the unloading hopper 6.

Пристрій для отримання гранульованого наповнювача теплоізоляційного матеріалу працює таким чином.The device for obtaining granulated heat-insulating material filler works as follows.

Матеріал засипається в завантажувальний бункер 5, де під дією сили тяжінняThe material is poured into the loading hopper 5, where under the action of gravity

Зо переміщується в нижню частину на поверхню патрубка 7, звідки здувається потоком повітря, яке проходить через повітропідвідний патрубок 8, і далі, вздовж верхньої торцевої стінки З потрапляє в простір корпусу пристрою, де захоплюється вихровими потоками гарячого газу, які подаються через бічні вхідні тангенційні патрубки 2. Частинки матеріалу, внаслідок нагріву гарячим газом збільшуються в об'ємі і стають меншими за густиною. Внаслідок цього вони відкидаються на торцеву нижню стінку 4 і скатуються в розвантажувальний бункер 6.Zo moves to the lower part on the surface of the nozzle 7, from where it is blown by the flow of air that passes through the air inlet nozzle 8, and further, along the upper end wall, Z enters the space of the device body, where it is captured by the vortex flows of hot gas, which are supplied through the side inlet tangential nozzles 2. Particles of the material, as a result of heating with hot gas, increase in volume and become smaller in density. As a result, they are thrown onto the lower end wall 4 and roll into the unloading hopper 6.

Відпрацьований газ піднімається в центрі камери і видаляється через патрубок 7 в атмосферу.Exhausted gas rises in the center of the chamber and is removed through nozzle 7 into the atmosphere.

Регулятор 9 і повітропідвідний патрубок 8 виконані з можливістю пересування вздовж вертикальної осі, що дозволяє регулювати витрату матеріалу зміною ширини щілини Нні і час перебування матеріалу у пристрої зміною ширини щілини Ннг. Використання в пристрої двох тангенційних патрубків замість одного дозволяє отримати більш контрольований процес термообробки завдяки більш рівномірному розподілу частинок матеріалу в робочому просторі апарата та виключення його хаотичного руху за рахунок відсутності циркуляційних зон руху теплоносія з матеріалом.The regulator 9 and the air supply pipe 8 are made with the possibility of movement along the vertical axis, which allows you to adjust the flow of material by changing the width of the gap Nni and the time the material stays in the device by changing the width of the gap Nng. The use of two tangential nozzles in the device instead of one makes it possible to obtain a more controlled process of heat treatment thanks to a more uniform distribution of material particles in the working space of the device and the exclusion of its chaotic movement due to the absence of circulation zones of the movement of the heat carrier with the material.

Запропонованій пристрій забезпечує більш рівномірну і більш інтенсивну, ніж в прототипі, теплообробку матеріалу, як за об'ємом в цілому, так і за об'ємом кожної окремої частки. В результаті цього можливо отримати кращу керованість процесом спучування вихідного матеріалу, підвищення продуктивності приблизно на 25 95 та зменшення енергетичних витрат на 20-30 905 порівняно з прототипом через менший гідродинамічний опір.The proposed device provides a more uniform and more intensive heat treatment of the material than in the prototype, both in terms of volume as a whole and in terms of the volume of each individual particle. As a result, it is possible to obtain better controllability of the process of swelling of the starting material, increase in productivity by approximately 25 95 and reduce energy costs by 20-30 905 compared to the prototype due to lower hydrodynamic resistance.

Claims

FORMULA OF THE USEFUL MODEL A device for obtaining a granular filler of heat-insulating material, containing a body with a side inlet pipe for the heat carrier, connected to the body tangentially and with upper and lower end walls, loading and unloading hoppers, the upper and lower end walls of the body are formed by the side surfaces of truncated cones, turned with a larger base to the body, inside the loading hopper, made in the form of a truncated cone, turned by a smaller base to the body and located coaxially with it, placed coaxially, with the formation of an annular channel connected to a source of compressed air, an air inlet pipe and a pipe for exhaust gas discharge, with because the latter is installed with the possibility of adjusting its position vertically, and its lower part is made with a funnel-shaped expansion, and at the entrance to the unloading hopper there is a regulator made in the form of a cone turned with the top down, and the regulator is installed with the possibility of adjusting the annular gap between it and with a lower end wall, which is distinguished by the fact that the device is equipped with an additional tangential inlet nozzle for the heat carrier, which is attached to the body opposite to the first inlet nozzle on the same level with it. Poshtoya Peoner x materiikh | In and | Miatepizya ho «TI I «tA, 7 tk x i i Zh Y dec 5 A: efe don More | y - y Y t Spdetuk y with co - -e in i y OTG nt essay Tv od "moms (- y y U M cht, g a --t- "end m. p zhk u, one Okh ru h : te , lice 7 Matemial

Fig. 1 A-A! and day I! y I I eh I I Sho t taz N I one I ii ku i i Ku Sha: Y I re, Z a Zadfnnnnn dream in,

h. kA I and the same I | i z iz m, I I j -h Y I z z a : y y vk I is ukh I dk She wl M sn ! AND

Fig. 2