[發明專利]浸沒式圓筒冷卻機

有效

• 申請號: 200810031319.5
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101270960A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 袁學敏;劉金庭;陳雨田;鐘曉寧
• 申請（專利權）人: 長沙有色冶金設計研究院
• 主分類號: F28D11/02
• 分類號: F28D11/02;F27D15/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 盧宏

技術領域

本發明涉及是一種用于冶金、化工行業的冷卻機，具體是一種回轉式、以表面散熱來冷卻物料的冷卻設備。

背景技術

冶金工藝中回轉窯(或其他爐窯)產生的高溫物料往往需要經過冷卻機冷卻到一定溫度，方可進行輸送、貯存和下一道工序。冷卻機的種類在結構上分可分為單筒式和多筒式；根據高溫物料的性質、用途和要求，從冷卻方式上分又可分為內冷式和外冷式兩種。所謂內冷式是通過給高溫物料表面直接淋水，完成熱交換過程，達到物料降溫的目的；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的熱量，以達到降低物料溫度的目的。根據需要還可以將高溫物料攜帶的大量熱量用空氣來回收，預熱入窯的助燃空氣，達到預熱利用，強化煅燒，降低能耗的目的。

外冷式圓筒冷卻機主要由筒體裝置、傳動裝置、托輪支撐裝置、冷卻裝置、進料裝置和排料裝置等組成。由傳動系統帶動筒體裝置轉動，由筒體內部設置螺旋抄板隨筒體轉動而將物料向前推進，由筒體外部的循環水將熱物料傳導給筒體表面造成的高溫熱量帶走，完成冷卻水與高溫物料熱交換的過程，達到將高溫物料降溫的目的。往往因工藝配置的原因，在物料的產能、物料的溫差上，進行設備直徑、長度之間的協調和優化，當設備的產能和處理溫差達到和超過一定限度后，完全靠筒體自身的外表面積來實現處理物料的散熱，人們通過加大設備規格即增大直徑和長度來實現增加散熱面積，同時將導致傳動功率和設備投資的增加。在設備投資和土建條件等因素的限制，這種方法不總是可行的。

發明內容

為了達到在不增加圓筒直徑或長度的條件下，增加圓筒冷卻機的冷卻效率，本發明提供如下的技術方案。

根據本發明提供的浸沒式圓筒冷卻機，在筒體的外表面沿直徑或/和軸向設有若干散熱片。

對于沿直徑方向設置的徑向散熱片，對圓筒的轉動沒有很大的影響，但是，沿軸向設置的軸向散熱片會因為轉動時對水的阻力，對圓筒的轉動產生影響。因此，優選地在軸向散熱片上開設若干梳狀槽口，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，最好開設梳狀槽口。

在本發明中，更具有創造性的是，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到工藝中所需的對物料的散熱要求。

本申請發明人，經過研究，總結出如下計算式，用以確定徑向和軸向散熱片的面積。

對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計算：

Q＝G_x(t₁-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

G——高溫物料處理能力，kg/小時

t₁——進料端物料溫度，℃

t₂——排料端物料溫度，℃

C——物料比熱，大卡/kg

因此，為了實現上述散熱量，所需要的散熱面積由公式2計算：

F＝Q/(KFΔt_m)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(公式2)

式中：K——傳熱系數，K＝37～55，物料填充率大時，K取小值，反之取大值。

F——物料熱交換所需換熱面積，m²

Δt_m——平均溫度差，

Δt_m＝(Δt_進料-Δt_排水)/ln(Δt_進料/Δt_排水)..................(公式3)

通常圓筒的外表面積(F1)是由公式4計算：

F1＝πDL.............(公式4)

π——常數

D——圓筒直徑，m

L——浸沒圓筒長度，m

當F1＜F時，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。發明人經過研究提出了如下的計算公式。

徑向散熱片部分增加的有效散熱面積F₂按公式5計算：