RU2614638C1

RU2614638C1 - Heat recovery fluidized bed

Info

Publication number: RU2614638C1
Application number: RU2015150956A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-03-28

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: waste heat in a fluidized bed, comprising a metal housing, a separator, water dispenser, nozzle, the nozzle movable hollow plastic balloons and supporting grid tray. The housing further contains guiding unit and the float valve, and in reference grating mounted vibrator, each of the nozzles consists of a housing with an inlet cover, gasket between body and cover, a spring disposed between the cover and the swirler made in the form of an inverted bottom upwards cylindrical cup mounted relative to the housing with an annular gap, wherein a swirler is satisfied, at least two rows of throttle openings, and each row is satisfied, at least two equally spaced around the annular wall swirler tangential throttle opening and in the lower part of the housing mounted in a conical washer nozzle insert with a calibrated tapered bore coaxial with the cylindrical surface.

EFFECT: higher efficiency and reliability of dust separation by increasing the liquid spraying level by nozzles.

2 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты удаляемого воздуха и охлаждения циркуляционной воды (в качестве градирни), а также адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах вентиляции и кондиционирования.The invention relates to apparatus for utilizing the heat of the removed air and cooling the circulating water (as a cooling tower), as well as adiabatic cooling and humidification of air in ventilation and air conditioning systems.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является утилизатор тепла по патенту РФ №2319093, F24F 5/00, (прототип), содержащий металлический корпус, сепаратор, распределитель воды, форсунки, подвижную насадку из полых пластмассовых шаров, поддон и опорную решетку.The closest technical solution to the claimed object is a heat recovery unit according to the patent of the Russian Federation No. 2319093, F24F 5/00, (prototype) containing a metal housing, a separator, a water distributor, nozzles, a movable nozzle from hollow plastic balls, a pallet and a support grid.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of the dust collection process due to the underdeveloped spray surface of the liquid.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.EFFECT: increased efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of liquid atomization by nozzles.

Это достигается тем, что в утилизаторе тепла с кипящим слоем, содержащим металлический корпус, сепаратор, распределитель воды, форсунки, подвижную насадку из полых пластмассовых шаров, поддон и опорную решетку, причем в корпусе дополнительно размещен направляющий аппарат и поплавковый клапан, а на опорной решетке установлен вибратор, каждая из форсунок состоит из корпуса со впускным отверстием, крышки, герметизирующей прокладки между корпусом и крышкой, пружины, расположенной между крышкой и завихрителем, выполненным в виде перевернутого днищем вверх цилиндрического стакана, установленного относительно корпуса с кольцевым зазором, причем в завихрителе выполнено, по меньшей мере, два ряда дроссельных отверстий, а в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, два равномерно расположенных по кольцевой стенке завихрителя тангенциальных дроссельных отверстия, а в нижней части корпуса установлен в виде конической шайбы сопловый вкладыш с калиброванным коническим отверстием, соосным с цилиндрической поверхностью завихрителя, и конусностью, обратной конусности конической шайбы вкладыша.This is achieved by the fact that in a heat recovery unit with a fluidized bed containing a metal body, a separator, a water distributor, nozzles, a movable nozzle made of hollow plastic balls, a tray and a support grid, moreover, a guide apparatus and a float valve are additionally placed in the housing, and on the support grid a vibrator is installed, each of the nozzles consists of a housing with an inlet, a cover, a sealing gasket between the housing and the cover, a spring located between the cover and the swirl, made in the form of an inverted about the bottom up of a cylindrical cup mounted relative to the housing with an annular gap, moreover, at least two rows of throttle openings are made in the swirl, and at least two tangential throttle openings evenly spaced along the annular wall of the swirl are made, and in a nozzle insert with a calibrated conical hole coaxial with the cylindrical surface of the swirler and a taper, the inverse taper of the conical washers, is installed in the form of a conical washer in the lower part of the casing s liner.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой установки, на фиг. 2 - общий вид форсунки.In FIG. 1 shows a General view of the proposed installation, in FIG. 2 - general view of the nozzle.

Утилизатор тепла с кипящим слоем состоит из сепаратора 1, распределителя воды 2, форсунок 3, подвижной насадки 4 из полых пластмассовых шаров (образующих так называемый «кипящий слой»), поддона 5, опорной решетки 6, металлического корпуса 7, направляющего аппарата 8, поплавкового клапана 9, с помощью которого в поддоне поддерживается постоянный уровень воды, и фильтра 10, расположенного в нижней части корпуса и задерживающего различные содержащиеся в воде взвешенные вещества. Для интенсификации процесса тепло- и массообмена на опорной решетке 6 установлен вибратор (на чертеже не показано).The heat recovery fluidized bed consists of a separator 1, a water distributor 2, nozzles 3, a movable nozzle 4 of hollow plastic balls (forming the so-called "fluidized bed"), a tray 5, a support grid 6, a metal casing 7, a guiding apparatus 8, a float valve 9, by means of which a constant water level is maintained in the pan, and a filter 10 located in the lower part of the housing and holding various suspended solids in the water. To intensify the process of heat and mass transfer, a vibrator is installed on the support grid 6 (not shown in the drawing).

Форсуночная система орошения двухступенчатого контактного теплообменника 1 включает в себя форсунку (фиг. 2), которая содержит корпус 11 со шнеком 17, соосно расположенным в нижней части корпуса и, расположенный в верхней части корпуса, штуцер 12 с цилиндрическим отверстием 13 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 14, осесимметричным корпусу 11 и штуцеру 12. Для герметичного соединения корпуса 11 со штуцером 12 предусмотрена уплотняющая прокладка 15. Шнек 17 запрессован в корпус с образованием конической камеры 16, расположенной над шнеком 17, соосно диффузору 14, которая соединена с ним последовательно. Шнек 17 выполнен сплошным, причем внешняя поверхность шнека 17 представляет собой две последовательно соединенных поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 18 с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса 11, а вторая поверхность 20 выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного посредством стержня 22 с распылительным диском 21, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность, может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, например сферическая, эллиптическая, параболическая и др. (на чертеже не показано). Шнек 17 в этом случае может фиксироваться в корпусе дополнительно посредством винтов 19. Шнек 17 форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.The nozzle irrigation system of a two-stage contact heat exchanger 1 includes a nozzle (Fig. 2), which contains a housing 11 with a screw 17 coaxially located in the lower part of the housing and located in the upper part of the housing, a nozzle 12 with a cylindrical hole 13 for supplying fluid connected with a diffuser 14, an axisymmetric housing 11 and a nozzle 12. For a tight connection of the housing 11 with the fitting 12, a sealing gasket 15 is provided. The screw 17 is pressed into the housing with the formation of a conical chamber 16 located above the screw 17, coaxially to the diffuser 14, which is connected in series with it. The screw 17 is made continuous, and the outer surface of the screw 17 is two serially connected surfaces, one of which is at least a single-pass screw groove 18 with right or left thread, and is located inside the housing 11, and the second surface 20 is made smooth in in the form of a body of revolution, axisymmetrically connected by means of a rod 22 with a spray disk 21 located perpendicular to the axis of the housing, and protrudes beyond the end surface of the lower part of the housing, moreover, as a line, uyuschey this surface may be either a straight line or curved line n-th order, for example, spherical, elliptic, parabolic, etc. (not shown). In this case, the screw 17 can be fixed in the housing by means of screws 19. The nozzle screw 17 is made of solid materials: tungsten carbide, ruby, sapphire.

Поверхность распылительного диска 21, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса 11, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы (на чертеже не показаны), чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 21.The surface of the spray disk 21, protruding beyond the end surface of the lower part of the housing 11, is bent toward the lower part of the housing, and has peripheral parts of radial cutouts (not shown), alternating with the solid part of the surface of the spray disk 21.

Утилизатор тепла с кипящим слоем работает следующим образом.The heat recovery fluidized bed works as follows.

Шары подвижной насадки 4 под воздействием восходящего потока воздуха и поступающей на нее воды перемещаются, сталкиваясь друг с другом, и тем самым значительно интенсифицируют процессы тепло- и массообмена между распыляемой водой и воздухом, поступающим в аппарат. Интенсификации процесса тепло- и массообмена способствует установленный на опорной решетке 6 вибратор.The balls of the movable nozzle 4, under the influence of the upward flow of air and the water entering it, move, colliding with each other, and thereby significantly intensify the processes of heat and mass transfer between the sprayed water and the air entering the apparatus. The intensification of the process of heat and mass transfer contributes to the installed on the support grid 6 vibrator.

Вихревая форсунка 3 работает следующим образом.The swirl nozzle 3 operates as follows.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 13 в диффузор 14, а из него в коническую камеру 16, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 17. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора), и встречает на своем пути поверхность распылительного диска 21, у которой на периферийной части, отогнутой в сторону нижней части корпуса, выполнены радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 21, что позволяет увеличить поверхность распыливания жидкости с одновременным дополнительным дроблением капель жидкости.The fluid is supplied through a cylindrical hole 13 to the diffuser 14, and from it to the conical chamber 16, from which it flows under pressure into the screw external cavity of the screw 17. A rotating fluid flow in the external screw cavity of the screw forms a vortex movement, with additional crushing of liquid drops due to turbulization of the outlet stream, and a finely dispersed rotating stream leaves the nozzle with a wide rotating torch of the sprayed liquid (solution), and encounters the surface of the spray disk 21, which on the peripheral part, bent toward the lower part of the body, made radial cuts alternating with the solid part of the surface of the spray disk 21, which allows to increase the surface of the atomization of the liquid with the simultaneous additional crushing of liquid droplets.

При номинальной производительности аппарата и давлении воды перед форсункой 98 кПа насадка 4 неподвижна при массовой скорости воздуха до 2,7…2,9 кг/(м²×с), а при увеличении этой скорости до 3…3,1 кг/(м²×с) начинается движение шаров 4, процесс тепло- и массообмена значительно интенсифицируется, но возрастает и аэродинамическое сопротивление аппарата. Поэтому принимать массовые скорости воздуха выше 4,1…4,3 кг/(м²×с) не следует, так как шары выходят из рабочей зоны, прижимаясь к сепаратору 1, и резко увеличивается аэродинамическое сопротивление аппарата, которое составляет: 0,12 кПа при массовой скорости 2 кг/(м²×с), 0,2 кПа - при 3 кг/(м²×с) и 0,35 кПа - при 4 кг/(м²×с). Размеры аппарата 0,65× ×0,65×1,9 м, площадь живого сечения в рабочей зоне 0,42 м².With a nominal capacity of the apparatus and a water pressure in front of the nozzle of 98 kPa, the nozzle 4 is stationary at a mass air velocity of up to 2.7 ... 2.9 kg / (m ² × s), and with an increase in this speed to 3 ... 3.1 kg / (m ² × c) the movement of balls 4 begins, the process of heat and mass transfer is significantly intensified, but the aerodynamic resistance of the apparatus also increases. Therefore, mass air velocities higher than 4.1 ... 4.3 kg / (m ² × s) should not be taken, since the balls exit the working zone, pressing against the separator 1, and the aerodynamic drag of the apparatus sharply increases, which is: 0.12 kPa at a mass velocity of 2 kg / (m ² × s), 0.2 kPa - at 3 kg / (m ² × s) and 0.35 kPa - at 4 kg / (m ² × s). The dimensions of the apparatus are 0.65 × × 0.65 × 1.9 m, the living area in the working area is 0.42 m ² .

Аппараты с кипящим слоем широко применяют в системах оборотного водоснабжения (для охлаждения рециркулирующей воды) в хлебопекарной промышленности и на предприятиях общественного питания, а также эффективно их использование в вентиляционных системах тех предприятий, где по технологическим требованиям необходимо поддержание в течение всего года повышенной относительной влажности воздуха.Fluidized bed apparatuses are widely used in circulating water supply systems (for cooling recirculating water) in the baking industry and in public catering establishments, as well as their effective use in ventilation systems of those enterprises where, according to technological requirements, it is necessary to maintain high relative humidity throughout the year .

Предложенный аппарат прост в изготовлении и эксплуатации и является универсальным аппаратом с кипящим слоем, предназначенным не только для утилизации теплоты удаляемого воздуха, но и для охлаждения циркуляционной воды (в качестве градирни), а также для адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах кондиционирования.The proposed apparatus is simple to manufacture and operate and is a universal fluidized-bed apparatus designed not only to utilize the heat of the removed air, but also to cool the circulating water (as a cooling tower), as well as to adiabatically cool and humidify the air in air conditioning systems.

Claims

A fluidized-bed heat recovery apparatus comprising a metal casing, a separator, a water distributor, nozzles, a movable nozzle made of hollow plastic balls, a tray and a support grate, moreover, a guide apparatus and a float valve are additionally placed in the housing, and a vibrator is installed on the support grate, characterized in that that each of the nozzles consists of a housing with a screw coaxially located in the lower part of the housing and, located in the upper part of the housing, a fitting with a cylindrical hole for supplying fluid connected to the diffuser a screw, an axisymmetric housing and fitting, the screw is pressed into the housing with the formation of a conical chamber located above the screw, coaxial to the diffuser, and connected to it in series, moreover, the screw is solid, and the external surface of the screw is two surfaces connected in series, one of which is at least a one-way screw groove with right or left thread, and is located inside the housing, and the second surface is made smooth in the form of a body of revolution, axisymmetrically connected to the races a dusty disk located perpendicular to the axis of the housing, and protrudes beyond the end surface of the lower part of the housing, moreover, the line forming this surface can be either a straight line or an nth-order curve, and the surface of the spray disk protruding beyond the end surface the lower part of the body, made bent toward the lower part of the body, and has on the peripheral part radial cutouts alternating with the solid part of the surface of the spray disk.