专利名称：浸没式圆筒冷却机的制作方法
技术领域：
本发明涉及是一种用于冶金、化工行业的冷却机，具体是一种回转式、以表面散热 来冷却物料的冷却设备。
背景技术：
冶金工艺中回转窑(或其他炉窑)产生的高温物料往往需要经过冷却机冷却到一定 温度，方可进行输送、贮存和下一道工序。冷却机的种类在结构上分可分为单筒式和多 筒式；根据高温物料的性质、用途和要求，从冷却方式上分又可分为内冷式和外冷式两 种。所谓内冷式是通过给高温物料表面直接淋水，完成热交换过程，达到物料降温的目 的；而外冷式则是在筒体外表面淋水或者浸泡筒体，以降低筒体外表面的温度，间接的 吸收物料给筒体传导的热量，以达到降低物料温度的目的。根据需要还可以将高温物料 携带的大量热量用空气来回收，预热入窑的助燃空气，达到预热利用，强化煅烧，降低 能耗的目的。外冷式圆筒冷却机主要由筒体装置、传动装置、托轮支撑装置、冷却装置、进料装 置和排料装置等组成。由传动系统带动筒体装置转动，由筒体内部设置螺旋抄板随筒体 转动而将物料向前推进，由筒体外部的循环水将热物料传导给筒体表面造成的高温热量 带走，完成冷却水与高温物料热交换的过程，达到将高温物料降温的目的。往往因工艺 配置的原因，在物料的产能、物料的温差上，进行设备直径、长度之间的协调和优化， 当设备的产能和处理温差达到和超过一定限度后，完全靠筒体自身的外表面积来实现处 理物料的散热，人们通过加大设备规格即增大直径和长度来实现增加散热面积，同时将 导致传动功率和设备投资的增加。在设备投资和土建条件等因素的限制，这种方法不总 是可行的。发明内容为了达到在不增加圆筒直径或长度的条件下，增加圆筒冷却机的冷却效率，本发明 提供如下的技术方案。根据本发明提供的浸没式圆筒冷却机，在筒体的外表面沿直径或/和轴向设有若干散热片。对于沿直径方向设置的径向散热片，对圆筒的转动没有很大的影响，但是，沿轴向 设置的轴向散热片会因为转动时对水的阻力，对圆筒的转动产生影响。因此，优选地在 轴向散热片上开设若干梳状槽口，以减少轴向散热片的阻力。上述轴向散热片在高度大于100mm时，最好开设梳状槽口。在本发明中，更具有创造性的是，如何确定径向散热片和轴向散热片的面积，是其 有效的散热面积达到工艺中所需的对物料的散热要求。本申请发明人，经过研究，总结出如下计算式，用以确定径向和轴向散热片的面积。 对于某一具体的工艺而言，物料降温过程中放出的总热量Q通过公式1计算Q=GX (t!-t2) xC...............................(公式1)其中Q——物料降温过程中放出的总热量，大卡/小时G——高温物料处理能力，kg/小时 h——进料端物料温度，°C t2——排料端物料温度，°C C——物料比热，大卡/kg因此，为了实现上述散热量，所需要的散热面积由公式2计算F=Q/ (K F Atm)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(公式2) 式中K——传热系数，K=37~55，物料填充率大时，K取小值，反之取大值。 F——物料热交换所需换热面积，m2 △tm——平均温度差，△tm=(At进料-At排水)/ln(At进料/At排水)........................(公式3)通常圆筒的外表面积(Fl)是由公式4计算Fl=nDL.............(公式4)n-常数D——圆筒直径，m L——浸没圆筒长度，m当FKF时，原有的圆筒不能满足冷却要求。因此需要在圆筒的外表面增加径向或/ 和轴向散热片。但是，这些轴向散热片或径向散热片的面积并非直接等同于圆筒本身的散热面积。 发明人经过研究提出了如下的计算公式。径向散热片部分增加的有效散热面积F2按公式5计算F2=n(Ri2—R22) X J!X " XK! (m2)..........................(公式5)式中——环片外径，mR2——环片内径，mJ——散热面数，双面散热，J=2L——环向散热片个数，I产L/h间隔，h间隔》100mm (h间隔为相邻两个环向 散热片之间的间隔距离，因施工方便和结构布置的要求，其间隔距离不宜过小) Kj——经验利用系数，K产0.8 而轴向散热片增加的有效面积F3由公式6计算F3=h X LX S X J2 X I2 X K2 (m2)....................................(公式6)式中h纵——纵片高度，m， L纵——纵片长度，m S——纵片厚度，m J——散热面数，双面散热，J=2 12——纵向散热片个数，12-兀D/h间隔，h间隔^100mm K2——经验利用系数，K2=0.7 总的有效散热面积为因此，当i:F-Fl+F2+F3.................................(公式7)当EF^F时，满足散热面积要求。根据上述公式，申请人认为，提供了确定附加的径向散热片和轴向散热片的 大小的依据。因此，可以最经济的方式达到工艺要求。根据前面的分析，在附加散热片的选择上，优先选择径向散热片，只有当径向散 热片的大小，不适合再加大时，才在附加轴向散热片。根据本发明的实施例，在规格为4>2.8/<i)1.6.xl6.5m，浸没段10m圆筒上，附加环 向散热片40片，纵向散热片58片。每片的尺寸由圆筒直径决定环向散热片的大小，由 h^决定其高度，由浸没段决定纵向散热片的长度，由hm决定其高度。本发明提供的浸没式圆筒冷却机较传统的冷却机有更高的冷却效率，并且按本发明 提供的计算方法，可以准确地确定所附加的散热片的有效散热面积，根据地理位置的天 气温度条件，综合考虑冷却水的温度差要求及冷却水的总需求量，从而准确设计散热片 的大小，以最经济的方式达到工艺要求。
图l是本发明实施例中圆筒冷却机的结构示意图。
具体实施方式
实施例1见附图1，圆筒冷却机由主要由筒体装置1、传动装置2、托轮支撑装置3、 4、冷 却筒5和水槽8等组成。在冷却装置5上设置有环向散热片6和纵向散热片7。一、 工艺设计条件-1. 冷却焙砂量25.63 t/h2. 进料温度550 °C3. 出料温度80 °C4. 多年平均气温16.9°C 夏天平均气温24.6°C5. 堆比重1.5-1.7 t/m36. 工作制度330d/a， 24 h/d二、 有关工艺技术参数计算初定筒体转数~5r/min，安装倾斜度2%1. 物料放出总热量Q总G料=25. 63t/h =25630kg/h， 式中t产550°C， t2= 80。C ，00. 2大卡/kg(散状物料常用值) Q料二G料* (t「t2) *C=25630* (550-80) *0. 2=2409220 (大卡/h)2. 传热公式计算校核(^K+F^^Atm (cal/h)换热面积F=Q/ ( K*Atm ) 平均温度差Atm=(A t进-At出)/ln(At进/ At出) 式中t产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)传热系数K=21~90，取中间值K^46, F =2409220/ ( 46*202 ) =259,3(m2)选择在筒体表面增加散热片方法，环向散热片布置4 5片/m,纵向散热片布置5 6片/m，新设计规格4)2.8m, L-10m，环向40片，纵向58片 筒体本体散热F尸D n L=2.8*3.1416*10=87.96(m2) 环向散热F2= n (2.9242-2.8242)*0,8*2*40=115.57(m2) 纵向散热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)满足 结论采用规格4)2.8m,浸没段L40m，环向散热片40片(尺寸4>2924/4)2824mm，厚度6mm) 纵向散热片58片(尺寸长9900x高80x厚6mm)
权利要求
1、浸没式圆筒冷却机，包括筒体，其特征在于在筒体的外表面沿直径或/和轴向设有若干散热片。
2、 根据权利要求1所述的浸没式圆筒冷却机，其特征在于在轴向散热片上开设若 干槽口。
3、 根据权利要求2所述的浸没式圆筒冷却机，其特征在于上述轴向散热片在高度 大于150mm时，开设槽口。
4、 根据权利要求1所述的浸没式圆筒冷却机，其特征在于 径向散热片部分增加的有效散热面积F2按公式5计算F2二n(R!2—R22) X J!X Ii XKi (m2)..........................(公式5)式中&——环片外径，mR2——环片内径，m J——散热面数，J=2 L——纵片长度，mIi——环向散热片个数，I尸L/h间隔，h隨》100mm &——经验利用系数，K产0.8 而轴向散热片增加的有效面积F3由公式6计算F3=h X LX S X J2 X I2 X K2 (m2)....................................(公式6)式中h——纵片高度，m， L——纵片长度，m S——纵片厚度，m J——散热面数，J=212——纵向散热片个数，I2=JtD/hM， h间隔》100mm K2——经验利用系数，K2=0.7 总的有效散热面积为因此，当EF^F1+F2+F3.................................(公式7)EF》F，其中F为理论散热面积。
全文摘要
本发明涉及是一种用于冶金、化工行业的冷却机，具体是一种回转式、以表面散热来冷却物料的冷却设备。本发明提供的浸没式圆筒冷却机较传统的冷却机有更高的冷却效率，并且按本发明提供的计算方法，可以准确地确定所附加的散热片的有效散热面积，根据地理位置的天气温度条件，综合考虑冷却水的温度差要求及冷却水的总需求量，从而准确设计散热片的大小，以最经济的方式达到工艺要求。
文档编号F28D11/02GK101270960SQ200810031319
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者刘金庭, 袁学敏, 钟晓宁, 陈雨田 申请人:长沙有色冶金设计研究院