Реактор для мелкодисперсных материалов

(51)4 В 01 ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Й(Р,л ,1 рЬД/НИ ВТОРСКОМУ СЗ СТ)н нсификацелью с Трудового итут тепл .Лыкова асногои массообции про фективн Знамени мена им (53) 66 к ожность клонена новле ассив(56) Авторское свиде У 587986, кл. В 01 ЛАвторское свидете В 623094, кл. Р 27 В иска. по п.1 а тавка в я т виде етки. 2) Н.В. О.Г.Мар 1) Орде льство СССР11800 б 3 2 10 1Изобретение относится к аппара- .там для обработки дисперсных материалов в режиме псевдоожижения иможет быть применено, например, вхимической промышленности при про 5ведении высокотемпературных реакций.Цель изобретения - интенсификация процесса путем увеличения эффективности теплообмена,На чертеже изображен предлагаемый реактор, продольный разрез,Реактор содержит камеру 1 с дисперсным материалом 2, вставку 3и фигурный выступ 4, закрепленныйна вращающемся диске 5.Реактор работает следующим образом.При вращении диска 5 слой материала 2 приходит во вращение. Выступ 4 как плуг приподнимает однучасть слоя за другой. Чередованиеэтих приподниманий и спусков вызывает вибрацию в слое.Дисперсный материал интенсивноперемешивается с потоком газа,фильтруемого сквозь слой. Из-затрения дисперсного материала о стенку и вихревого движения газовойфазы создаются большие относительные скорости, обеспечивающие высо 30кие коэффициенты массообмена,Наличие вставки 3, например, ввиде сетки, не препятствующей проникновению сквозь нее частиц, делитслой на две зоны. В нижней зоне 35частицы совершают колебательное движение по вертикали, на котороенакладывается интенсивное вращательное движение с линейными скоростями 10-20 м/с и выше, что максималь 40но интенсифицирует массообмен, Вверхней зоне вставка 3 погашает вращательную составляющую скоростичастиц, оставляя неизменной их колебательную составляющую, что сохраняет такие же высокие значения локальных коэффициентов теплообмена,как и в нижней части.Таким образом, под вставкой 3 образуется с известными свойствами 50вибровращающийся слой, а над вставкой 3 - виброкипящий слой, отличающийся от классических виброслоеввысокой однородностью и отсутствиемзастойных зон. 55Эти отличия верхней зоны делаютцелесообразным использование ее вкачестве теплообменной зоны, размещение теплообменников в которойявляется более эффективным, чем в нижней, вследствие больших интегральных коэффициентов теплообмена из-заотсутствия тылового пузыря газа возле теплообменников и равномерного омывания их слоем. В качестве теплообменных элементов в реакторе могутиспользоваться стенки камеры, диск,вставка, а также тот или иной, например трубчатый теплообменник, погружаемый в верхнюю зону слоя.Как показывают эксперименты в вибровращающемся слое при условии равномерного омывания (плоский датчик, ориентированный по линиям тока) достигается коэффициент локального теплообмена 450-500 Вт/м К, У трубчатого теплообменника, имитируемого цилиндрическим датчиком,коэффициент локального теплообменав лобовой части такой же, а в тыловой, где образуется из-за высокой линейной скорости вращательного движе ния частиц газовый пузырь, коэффициент локального теплообмена не превышает 100-,150 Вт/м К. В целом для трубчатого теплообменника коэффициент интегрального теплообмена не превышает 300-350 Вт/м К.Такая картина имеет место для вибровращающегося слоя без вставки или для вибровращающегося слоя с вставкой 3 для нижней зоны.В верхней зоне коэффициент интегрального теплообмена в силу равномерного обтекания достигает 400- 430 Вт/м К. Наличие вставки 3, особенно установка ее с возможностью вертикального вибрирования или же с возможностью ее наклона к плоскости диска, а также упругое ее выполнение.способствует устранению прослойкигаза между слоем и диском. При высоких скоростях вращения, требуемыхинтенсификацией массообмена, слойдисперсного материала опираетсятолько на выступ 4, так как за одинпериод обращения слой под действиемсилы тяжести не успевает упастьна диск 5. При использовании диска5, как теплообменника, возникающаяпрослойка газа резко снижает интенсивность теплообменаВставка 3 создает дополнительную механическую силу реакции, принудительно удерживающую слой 2 возле диска 5,Выполнение вставки 3 вращающейся способствует повышению равномернос1180063 Составитель Н,КацовскаяРедактор Аг.111 андор Техред Ж,Кастелевич Корректор С.Черни Заказ 5790/6 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти гидродинамики верхней зоны и обмену частиц между эрнами. Скорость вращения вставки определяется возникновением тыловых газовых пузырей возле теплообменных поверхностей и зависит от скорости вращения диска и инерционных свойств частиц материала.Как всякий виброслой, верхняя эона оказывает насосное действие на объем газового агента, поэтому в определенном диапазоне рабочих скоростей газа нет необходимости в использовании воздуходувок или вентиляторов: слой сам засасывает газ, подаваемый на диск.Таким образом, комбинация двух разновидностей слоев - вибровра 4щающегося и виброслоя - делаеточень перспективным использованиепредлагаемых реакторов для проведения экзотермических реакций, Внижней зоне создаются условия длямаксимально возможной интенсивности массообмена. Тепло реакции отводится через охлаждаемые стенкикамеры: диск, теплообменник,.погру О женный в верхнюю зону, а также через вставку, выполненную в видетеплообменника. Наличие этой вставки создает условия для непрерывного омывания слоем всех этих те-. ц плообменных элементов, что исключает перегревы, повышает надежность,системы охлаждения и ее интегральную эффективность теплоеъема.