專利名稱：浸沒式圓筒冷卻機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是一種用于冶金、化工行業(yè)的冷卻機(jī)，具體是一種回轉(zhuǎn)式、以表面散熱 來冷卻物料的冷卻設(shè)備。
背景技術(shù)：
冶金工藝中回轉(zhuǎn)窯(或其他爐窯)產(chǎn)生的高溫物料往往需要經(jīng)過冷卻機(jī)冷卻到一定 溫度，方可進(jìn)行輸送、貯存和下一道工序。冷卻機(jī)的種類在結(jié)構(gòu)上分可分為單筒式和多 筒式；根據(jù)高溫物料的性質(zhì)、用途和要求，從冷卻方式上分又可分為內(nèi)冷式和外冷式兩 種。所謂內(nèi)冷式是通過給高溫物料表面直接淋水，完成熱交換過程，達(dá)到物料降溫的目 的；而外冷式則是在筒體外表面淋水或者浸泡筒體，以降低筒體外表面的溫度，間接的 吸收物料給筒體傳導(dǎo)的熱量，以達(dá)到降低物料溫度的目的。根據(jù)需要還可以將高溫物料 攜帶的大量熱量用空氣來回收，預(yù)熱入窯的助燃空氣，達(dá)到預(yù)熱利用，強(qiáng)化煅燒，降低 能耗的目的。外冷式圓筒冷卻機(jī)主要由筒體裝置、傳動(dòng)裝置、托輪支撐裝置、冷卻裝置、進(jìn)料裝 置和排料裝置等組成。由傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)筒體裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，由筒體內(nèi)部設(shè)置螺旋抄板隨筒體 轉(zhuǎn)動(dòng)而將物料向前推進(jìn)，由筒體外部的循環(huán)水將熱物料傳導(dǎo)給筒體表面造成的高溫?zé)崃?帶走，完成冷卻水與高溫物料熱交換的過程，達(dá)到將高溫物料降溫的目的。往往因工藝 配置的原因，在物料的產(chǎn)能、物料的溫差上，進(jìn)行設(shè)備直徑、長(zhǎng)度之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化， 當(dāng)設(shè)備的產(chǎn)能和處理溫差達(dá)到和超過一定限度后，完全靠筒體自身的外表面積來實(shí)現(xiàn)處 理物料的散熱，人們通過加大設(shè)備規(guī)格即增大直徑和長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)增加散熱面積，同時(shí)將 導(dǎo)致傳動(dòng)功率和設(shè)備投資的增加。在設(shè)備投資和土建條件等因素的限制，這種方法不總 是可行的。發(fā)明內(nèi)容為了達(dá)到在不增加圓筒直徑或長(zhǎng)度的條件下，增加圓筒冷卻機(jī)的冷卻效率，本發(fā)明 提供如下的技術(shù)方案。根據(jù)本發(fā)明提供的浸沒式圓筒冷卻機(jī)，在筒體的外表面沿直徑或/和軸向設(shè)有若干散熱片。對(duì)于沿直徑方向設(shè)置的徑向散熱片，對(duì)圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)沒有很大的影響，但是，沿軸向 設(shè)置的軸向散熱片會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)水的阻力，對(duì)圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生影響。因此，優(yōu)選地在 軸向散熱片上開設(shè)若干梳狀槽口，以減少軸向散熱片的阻力。上述軸向散熱片在高度大于100mm時(shí)，最好開設(shè)梳狀槽口。在本發(fā)明中，更具有創(chuàng)造性的是，如何確定徑向散熱片和軸向散熱片的面積，是其 有效的散熱面積達(dá)到工藝中所需的對(duì)物料的散熱要求。本申請(qǐng)發(fā)明人，經(jīng)過研究，總結(jié)出如下計(jì)算式，用以確定徑向和軸向散熱片的面積。 對(duì)于某一具體的工藝而言，物料降溫過程中放出的總熱量Q通過公式1計(jì)算Q=GX (t!-t2) xC...............................(公式1)其中Q——物料降溫過程中放出的總熱量，大卡/小時(shí)G——高溫物料處理能力，kg/小時(shí) h——進(jìn)料端物料溫度，°C t2——排料端物料溫度，°C C——物料比熱，大卡/kg因此，為了實(shí)現(xiàn)上述散熱量，所需要的散熱面積由公式2計(jì)算F=Q/ (K F Atm)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(公式2) 式中K——傳熱系數(shù)，K=37~55，物料填充率大時(shí)，K取小值，反之取大值。 F——物料熱交換所需換熱面積，m2 △tm——平均溫度差，△tm=(At進(jìn)料-At排水)/ln(At進(jìn)料/At排水)........................(公式3)通常圓筒的外表面積(Fl)是由公式4計(jì)算Fl=nDL.............(公式4)n-常數(shù)D——圓筒直徑，m L——浸沒圓筒長(zhǎng)度，m當(dāng)FKF時(shí)，原有的圓筒不能滿足冷卻要求。因此需要在圓筒的外表面增加徑向或/ 和軸向散熱片。但是，這些軸向散熱片或徑向散熱片的面積并非直接等同于圓筒本身的散熱面積。 發(fā)明人經(jīng)過研究提出了如下的計(jì)算公式。徑向散熱片部分增加的有效散熱面積F2按公式5計(jì)算F2=n(Ri2—R22) X J!X " XK! (m2)..........................(公式5)式中——環(huán)片外徑，mR2——環(huán)片內(nèi)徑，mJ——散熱面數(shù)，雙面散熱，J=2L——環(huán)向散熱片個(gè)數(shù)，I產(chǎn)L/h間隔，h間隔》100mm (h間隔為相鄰兩個(gè)環(huán)向 散熱片之間的間隔距離，因施工方便和結(jié)構(gòu)布置的要求，其間隔距離不宜過小) Kj——經(jīng)驗(yàn)利用系數(shù)，K產(chǎn)0.8 而軸向散熱片增加的有效面積F3由公式6計(jì)算F3=h X LX S X J2 X I2 X K2 (m2)....................................(公式6)式中h縱——縱片高度，m， L縱——縱片長(zhǎng)度，m S——縱片厚度，m J——散熱面數(shù)，雙面散熱，J=2 12——縱向散熱片個(gè)數(shù)，12-兀D/h間隔，h間隔^100mm K2——經(jīng)驗(yàn)利用系數(shù)，K2=0.7 總的有效散熱面積為因此，當(dāng)i:F-Fl+F2+F3.................................(公式7)當(dāng)EF^F時(shí)，滿足散熱面積要求。根據(jù)上述公式，申請(qǐng)人認(rèn)為，提供了確定附加的徑向散熱片和軸向散熱片的 大小的依據(jù)。因此，可以最經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到工藝要求。根據(jù)前面的分析，在附加散熱片的選擇上，優(yōu)先選擇徑向散熱片，只有當(dāng)徑向散 熱片的大小，不適合再加大時(shí)，才在附加軸向散熱片。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在規(guī)格為4>2.8/<i)1.6.xl6.5m，浸沒段10m圓筒上，附加環(huán) 向散熱片40片，縱向散熱片58片。每片的尺寸由圓筒直徑?jīng)Q定環(huán)向散熱片的大小，由 h^決定其高度，由浸沒段決定縱向散熱片的長(zhǎng)度，由hm決定其高度。本發(fā)明提供的浸沒式圓筒冷卻機(jī)較傳統(tǒng)的冷卻機(jī)有更高的冷卻效率，并且按本發(fā)明 提供的計(jì)算方法，可以準(zhǔn)確地確定所附加的散熱片的有效散熱面積，根據(jù)地理位置的天 氣溫度條件，綜合考慮冷卻水的溫度差要求及冷卻水的總需求量，從而準(zhǔn)確設(shè)計(jì)散熱片 的大小，以最經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到工藝要求。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例中圓筒冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1見附圖1，圓筒冷卻機(jī)由主要由筒體裝置1、傳動(dòng)裝置2、托輪支撐裝置3、 4、冷 卻筒5和水槽8等組成。在冷卻裝置5上設(shè)置有環(huán)向散熱片6和縱向散熱片7。一、 工藝設(shè)計(jì)條件-1. 冷卻焙砂量25.63 t/h2. 進(jìn)料溫度550 °C3. 出料溫度80 °C4. 多年平均氣溫16.9°C 夏天平均氣溫24.6°C5. 堆比重1.5-1.7 t/m36. 工作制度330d/a， 24 h/d二、 有關(guān)工藝技術(shù)參數(shù)計(jì)算初定筒體轉(zhuǎn)數(shù)~5r/min，安裝傾斜度2%1. 物料放出總熱量Q總G料=25. 63t/h =25630kg/h， 式中t產(chǎn)550°C， t2= 80。C ，00. 2大卡/kg(散狀物料常用值) Q料二G料* (t「t2) *C=25630* (550-80) *0. 2=2409220 (大卡/h)2. 傳熱公式計(jì)算校核(^K+F^^Atm (cal/h)換熱面積F=Q/ ( K*Atm ) 平均溫度差A(yù)tm=(A t進(jìn)-At出)/ln(At進(jìn)/ At出) 式中t產(chǎn)550。C ,t2=24.60°C， t2，= 5(TC△ tm=[(550-80)-(50-24.6)]/ ln[(550-50)/ (80-24.6)] =444.6/ ln9.075=444.6/(2.2)=202(°C)傳熱系數(shù)K=21~90，取中間值K^46, F =2409220/ ( 46*202 ) =259,3(m2)選擇在筒體表面增加散熱片方法，環(huán)向散熱片布置4 5片/m,縱向散熱片布置5 6片/m，新設(shè)計(jì)規(guī)格4)2.8m, L-10m，環(huán)向40片，縱向58片 筒體本體散熱F尸D n L=2.8*3.1416*10=87.96(m2) 環(huán)向散熱F2= n (2.9242-2.8242)*0,8*2*40=115.57(m2) 縱向散熱F3=58* 12*0.08*2*0.75=83.52(m2) S F-Fi+F2+Ff87.96+115.75+83.52:287.23(m2)〉F二259.3 (1112)滿足 結(jié)論采用規(guī)格4)2.8m,浸沒段L40m，環(huán)向散熱片40片(尺寸4>2924/4)2824mm，厚度6mm) 縱向散熱片58片(尺寸長(zhǎng)9900x高80x厚6mm)
權(quán)利要求
1、浸沒式圓筒冷卻機(jī)，包括筒體，其特征在于在筒體的外表面沿直徑或/和軸向設(shè)有若干散熱片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒式圓筒冷卻機(jī)，其特征在于在軸向散熱片上開設(shè)若 干槽口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸沒式圓筒冷卻機(jī)，其特征在于上述軸向散熱片在高度 大于150mm時(shí)，開設(shè)槽口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒式圓筒冷卻機(jī)，其特征在于 徑向散熱片部分增加的有效散熱面積F2按公式5計(jì)算F2二n(R!2—R22) X J!X Ii XKi (m2)..........................(公式5)式中&——環(huán)片外徑，mR2——環(huán)片內(nèi)徑，m J——散熱面數(shù)，J=2 L——縱片長(zhǎng)度，mIi——環(huán)向散熱片個(gè)數(shù)，I尸L/h間隔，h隨》100mm &——經(jīng)驗(yàn)利用系數(shù)，K產(chǎn)0.8 而軸向散熱片增加的有效面積F3由公式6計(jì)算F3=h X LX S X J2 X I2 X K2 (m2)....................................(公式6)式中h——縱片高度，m， L——縱片長(zhǎng)度，m S——縱片厚度，m J——散熱面數(shù)，J=212——縱向散熱片個(gè)數(shù)，I2=JtD/hM， h間隔》100mm K2——經(jīng)驗(yàn)利用系數(shù)，K2=0.7 總的有效散熱面積為因此，當(dāng)EF^F1+F2+F3.................................(公式7)EF》F，其中F為理論散熱面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及是一種用于冶金、化工行業(yè)的冷卻機(jī)，具體是一種回轉(zhuǎn)式、以表面散熱來冷卻物料的冷卻設(shè)備。本發(fā)明提供的浸沒式圓筒冷卻機(jī)較傳統(tǒng)的冷卻機(jī)有更高的冷卻效率，并且按本發(fā)明提供的計(jì)算方法，可以準(zhǔn)確地確定所附加的散熱片的有效散熱面積，根據(jù)地理位置的天氣溫度條件，綜合考慮冷卻水的溫度差要求及冷卻水的總需求量，從而準(zhǔn)確設(shè)計(jì)散熱片的大小，以最經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到工藝要求。
文檔編號(hào)F28D11/02GK101270960SQ200810031319
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者劉金庭, 袁學(xué)敏, 鐘曉寧, 陳雨田 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院