Тепломасообмінний апарат для відбору теплоти з низькотемпературних газів

Номер патенту: 73654

Опубліковано: 10.10.2012

Автори: Полунін Юрій Миколаєвич, Петраш Віталій Дем'янович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Тепломасообмінний апарат для відбору теплоти з низькотемпературних газів для промислового теплопостачання, що містить корпус контактної камери охолодження з підвідним і відвідним патрубками, пакетом пластин і каналами між ними для проходження газу, а також пристрої для підводу, розподілу та відведення контактної рідини, який відрізняється тим, що апарат в напрямку руху газів має дві і більше контактні камери охолодження газів для взаємодії середовищ з відповідними температурними потенціалами, які мають різні щільність наповнення та об'ємну контактну поверхню в вигляді насадок із набору сіток (металевих, пластикових та інш.), які зменшуються, а піддон утворений двома плоскими елементами між боковинами з різними кутами нахилу, з’єднаними між собою частиною циліндричного трубопроводу, при цьому він містить трубопроводи для подачі газу з розподільчими перфорованими елементами в його нижній зоні і дренажні трубопроводи для забору та відведення відпрацьованої рідини, які з’єднані з системою, переважно шнекового, шламовидалення.

Текст

Реферат: Тепломасообмінний апарат для відбору теплоти з низькотемпературних газів для промислового теплопостачання містить корпус контактної камери охолодження з підвідним і відвідним патрубками, пакетом пластин і каналами між ними для проходження газу, а також пристрої для підводу, розподілу та відведення контактної рідини. Апарат містить дві і більше контактні камери охолодження газів, які мають контактну поверхню в вигляді насадок із набору сіток (металевих, пластикових та ін.). Піддон містить трубопроводи для подачі газу з перфорованими елементами в його нижній зоні і дренажні трубопроводи для забору та відведення відпрацьованої рідини, які з’єднані з системою шламовидалення. UA 73654 U (54) ТЕПЛОМАСООБМІННИЙ АПАРАТ ДЛЯ ВІДБОРУ ТЕПЛОТИ З НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНИХ ГАЗІВ UA 73654 U UA 73654 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Характерним недоліком обертових печей [1, 2] є те, що в умовах вкрай низької загальної ефективності використання первинного палива (до 45 %) в процесі виробництва керамзиту та цементу, питома втрата теплоти відпрацьованих газів досягає 30-35 %. Зазначений ресурс енергії для найбільш обґрунтованого напрямку застосування [3] в промисловому теплопостачанні на цей час практично не використовується. Запропонований пристрій належить до промислового теплопостачання на основі енергозбереження в процесі відбору теплоти з низькотемпературних відпрацьованих газів з обертових обпалювальних печей в технології виробництва будівельних матеріалів. Серед багатьох існуючих відомі системи для відбору теплоти відпрацьованих газів [4, 5] з метою подальшого нагрівання води для систем побутового та технологічного призначення. Відомий тепломасообмінний апарат [6], який вибрано як аналог, містить корпус з підвідним і відвідним патрубками з пакетом пластин і каналами між ними для проходження газу. Він містить також пристрої для підводу, розподілу та відведення контактної рідини. Недоліками аналізованого пристрою з позиції теплоенергетичної ефективності процесів тепломасообміну та надійності його роботи в часі при відборі теплоти з низькотемпературних відпрацьованих газів для промислового теплопостачання є наступні: - відносно низька теплоенергетична ефективність відбору теплового потоку через порівняно малий термін контактної взаємодії газорідинної суміші та через порівняно малу контактуючу поверхню теплообміну та стікання рідини; - порівняно великий аеродинамічний опір газового тракту внаслідок поворотного проходження потоку з наступним розподілом його через щілини та з наступним закрученням між зігнутими пластинами; - недостатня надійність його роботи через відсутність пристрою для безперервного видалення шламо-пилових домішок та їх відводу з шламо-водяної суміші з піддону з можливістю подальшого використання її теплоти в теплотехнологічному процесі; - робота апарата здійснюється в одному цілком обумовленому температурному режимі, що не дозволяє забезпечити більш інтенсивне та глибоке охолодження відпрацьованих газів. Саме тому технічною задачею запропонованої корисної моделі є підвищення теплоенергетичної ефективності та надійності роботи тепломасообмінного апарата з покращенням екологічної складової позитивного техніко-економічного результату. Поставлена технічна задача вирішується сукупною взаємодією в роботі тепломасообмінного апарата наступних ознак, а саме: - наявністю в апараті двох і більше камер для контактної взаємодії середовищ з різними температурними потенціалами; - збільшення часу їх активної взаємодії внаслідок збільшення об’ємної контактної поверхні для тепломасообміну; - вдосконаленої конструкції піддону з можливістю не тільки збору відпрацьованої рідини з різними температурними потенціалами, а й можливістю безперервного видалення та подальшого її корисного застосування, перш за все, для основного технологічного процесу цього ж агрегату; - підвищення надійності роботи апарата шляхом подальшого видалення шламо-пилових домішок з рідини після попередньої інтенсивної їх турбулізації для уникання відкладень в зоні максимального їх накопичення. Енергетична ефективність та надійність запропонованого апарата передбачає попередню високоефективну тонку очистку відпрацьованих газів від супутніх пилових домішок. Зазначенні ознаки є суттєвими, тому що їхня практична реалізація саме в такому взаємозв'язку безпосередньо визначає позитивний результат поставленої технічної задачі, вирішення якої забезпечується цілком певною причинно-наслідковою сукупністю вище вказаних ознак в роботі запропонованого пристрою. Концептуальний підхід до підвищення ефективності тепломасообміну в середовищі низькотемпературних газів та надійності роботи апарата для промислового теплопостачання базується на основі більш інтенсивного та глибокого відбору теплоти з потоку відпрацьованих газо-пилових викидів в напрямку створення безвідходної технології виробничого процесу з одночасним покращенням екологічної складової при виробництві будівельних матеріалів. З аналізу умов та особливостей теплотехнології виробничого процесу в обпалювальних печах очевидна логічність використання цієї енергії саме для промислового теплопостачання з покращенням теплоенергетичної ефективності використання первинного палива. Детальніше суть корисної моделі розкривається наведеним кресленням та викладається в наступному. Тепломасообмінний апарат містить корпус 1 з підвідним 2 та відвідним 3 патрубками. Контактні камери охолодження газів 4 та 5 заповнені насадками 6 із набору сіток 1 UA 73654 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (металевих, пластикових та ін.), упорядженої структури та укладки в напрямку руху газів, застосування яких дозволяє досягти великої зовнішньої поверхні. Щільність укладки насадок 6 із набору сіток в контактній камері охолодження 5 більша, ніж в контактній камері охолодження 4. В верхній частині контактні камери охолодження 4 та 5 забезпечені пристроями 7 та 8 для підводу, а також розподілу 9, 10 контактуючої рідини з можливістю наступного стікання її вниз по насадкам із набору сіток 6. В нижній частині пристрою для відведення контактованої рідини міститься піддон, утворений в напрямку руху газів двома плоскими елементами 11 та 12 з різними кутами нахилу, які з’єднані між собою частиною циліндричного трубопроводу 13. В ній знаходиться робочий елемент дренажної системи 14, переважно шнекової. Для попередження відкладення шламо-пилових домішок в найбільш несприятливій частині запропонованого піддону розташований трубопровід 15 для подачі газу з розподільчими перфорованими елементами 16. Відбір контактованої води з піддону здійснюється в найбільш чистій зоні по його висоті трубопроводом 17 за допомогою перфорованих елементів 18. Витрата контактованої рідини в теплообмінному апараті визначається витратою дренажної системи та підтримується автоматичним регулятором 19 на задонному рівні води в піддоні при наявності переливного патрубка 20 для аварійних ситуацій. Запропонована система працює таким чином. Відпрацьовані низькотемпературні гази з температурою в більшості до 280°С після попередньої тонкої очистки в фільтрі 21 проходять крізь насадки із набору сіток 6 кожної із камер 4 та 5. Після кожної з них встановлено краплевловлювачі 22. В першу камеру взаємодії через патрубок 2 та водорозподільний шар 9 вода подається на насадки із набору сіток 6 з більш високою температурою. При цьому тут здійснюється не тільки конденсація вологих складових компонентів газу, а й проходить часткове випаровування контактної рідини. Після цього охолоджені гази поступають до другої камери взаємодії 5, де контактують з рідиною нижчої температурив насадках із набору сіток з більшою щільністю. Таким чином, в другій камері взаємодії проходить не тільки подальша конденсація вологісних складових компонентів газу, а й пари, яка випаровувалась в першій камері взаємодії. Саме такий процес попереднього насичення та наступної конденсації вологи сприяє підвищення інтенсивності та глибини охолодження низькотемпературних газів. В нижній частині піддону знаходиться робочий елемент дренажної системи 14, наприклад шнек. Трубопровід подачі газу 15 з розподільчими перфорованими елементами 16 забезпечує інтенсивну турбулізацію газопилових домішок в зоні вірогідного їх відкладення. Через більшу запиленість газів в першій камері та більш високу температуру його взаємодії з рідиною тут здійснюється і більше виділення пилу у вигляді шламу. Саме тому кут нахилу плоскої пластини 11 повинен бути більшим, ніж пластини 12. Конфігурація частини циліндричного трубопроводу 13 обумовлена щільним приляганням до неї робочого елемента дренажних системи 14. Перфорованими елементами 17 по трубопроводу 18 забирається найбільш чиста рідина по висоті піддону. Для підтримки заданого рівня при відповідній витраті контактної рідини апарат забезпечено автоматичним регулятором рівня 19, а для попередження аварійних ситуацій встановлено переливний патрубок 20. Очевидно, що рівень, який підтримується автоматично або шляхом переливу після перевищення висоти рідини в піддоні, визначається перепадом тисків газового потоку перед фільтром тонкої очистки 22 та в піддоні. Покращення екологічної ефективності застосування запропонованої системи полягає не тільки в можливості відбору найбільш концентрованої водно-шламової суміші з піддону та подачі її в відповідний процес технологічного циклу, а й в зниженні теплового та газопилового забруднення повітря і навколишнього середовища. Техніко-економічна ефективність і доцільність застосування запропонованого тепломасообмінного апарата з відбором теплоти для промислового теплопостачання на основі енергії відпрацьованих газів обпалювальних печей полягає у тому, що саме такий взаємозв’язок запропонованих елементів дозволяє підвищити ефективність процесу відбору теплоти з низькотемпературних газів зі збільшенням температурного потенціалу і потужності теплового потоку порівняно з аналогом при покращенні екологічної складової загального позитивного результату. Джерела інформації: 1. Е.И. Ходоров, Печи цементной промышленности. - Ленинград, 1968. 2. С.П. Онацкий, Производство керамзита. - М., 1971. 3. В.Д. Петраш, Теплоснабжение на основе утилизации энергии регулируемого охлаждения вращающихся печей. - Одесса: ВМВ, 2006. - 280 с. 4. А.Д. Петраш, В.Д. Петраш, Авторское свидетельство СССР № 777350 Установка утилизации теплоты горячих газов, 1976. 2 UA 73654 U 5 5. Термотрансформаторна система відбору теплоти з відпрацьованих газів для промислового теплопостачання. Полунін Ю.Н., Петраш В.Д.Заявка на винахід № 201105497 від 29.04.2011, «УКРПАТЕНТ». 6. В.Д. Петраш, А.Д. Петраш, Авторское свидетельство СССР № 1041822 Тепломассообменный аппарат, 1982. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Тепломасообмінний апарат для відбору теплоти з низькотемпературних газів для промислового теплопостачання, що містить корпус контактної камери охолодження з підвідним і відвідним патрубками, пакетом пластин і каналами між ними для проходження газу, а також пристрої для підводу, розподілу та відведення контактної рідини, який відрізняється тим, що апарат в напрямку руху газів має дві і більше контактні камери охолодження газів для взаємодії середовищ з відповідними температурними потенціалами, які мають різні щільність наповнення та об'ємну контактну поверхню в вигляді насадок із набору сіток (металевих, пластикових та ін.), які зменшуються, а піддон утворений двома плоскими елементами між боковинами з різними кутами нахилу, з’єднаними між собою частиною циліндричного трубопроводу, при цьому він містить трубопроводи для подачі газу з розподільчими перфорованими елементами в його нижній зоні і дренажні трубопроводи для забору та відведення відпрацьованої рідини, які з’єднані з системою, переважно шнекового, шламовидалення. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Heat-mass exchange apparatus for heat extraction from low temperature gases

Автори англійською

Polunin Yurii Mykolaiovych, Petrash Vitalii Demianovych

Назва патенту російською

Тепломассообменный аппарат для отбора теплоты из низкотемпературных газов

Автори російською

Полунин Юрий Николаевич, Петраш Виталий Демьянович

МПК / Мітки

МПК: B01D 47/06, F23J 15/00, F28D 21/00

Мітки: тепломасообмінний, апарат, низькотемпературних, теплоти, газів, відбору

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-73654-teplomasoobminnijj-aparat-dlya-vidboru-teploti-z-nizkotemperaturnikh-gaziv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Тепломасообмінний апарат для відбору теплоти з низькотемпературних газів</a>

Подібні патенти