本公开涉及固体物料换热技术领域，具体涉及一种流动固体散热装置。
背景技术：
企业在生产过程中经常会产生很多高温的固体物料，例如在铸造工艺中的沙箱中的高温型砂，燃煤发电企业的高温煤渣。这些固体物料一般要经过冷却后才能进行下一步的使用，一般做法是将固体物料放置冷却，或者反复风吹冷却。例如常用的一种卧式搅拌旧砂冷却滚筒，滚筒内设有双轴搅拌器，滚筒内壁为光滑平面。工作时滚筒和双轴搅拌器同时转动，使筒内的热砂不仅由旋转滚筒不断带到一定高度抛落，同时滚筒底部积存的热砂也不断被搅拌翻腾，使热砂与空气充分接触，达到搅拌均匀、冷却的效果。很显然，这种型砂的冷却会耗费大量时间，冷却效率低，尤其是双轴搅拌器同时转动会耗费大量的电能。由于固体物料本身的流动性较差，如何在散热装置内部方便固体物料的通过、提高固体物料在散热装置内的停留时间为固体介质换热设备迫切需要解决的问题。
技术实现要素：
为了实现上述目的之一或全部以消除现有技术中的技术缺陷，本公开提供了一种流动固体散热装置，包括垂直树立的散热塔、倾斜穿过散热塔侧壁安装的多层热管、以及安装在每层热管的位于散热塔之外的第一端上的散热翅片，所述散热塔包括位于顶部的流动固体进口、位于底部的流动固体出口、侧壁安装通孔以及流动固体换热腔，所述侧壁安装通孔的从散热塔的里向外部的方向倾斜向上，以便穿过侧壁安装通孔安装的多个热管形成从里到外的倾斜向上的安装角度，所述多个换热管位于流动固体换热腔的部分按照预定间隔彼此层叠交替倾斜安装，从而使得落在一层热管上的流动固体依靠重力作用下向滑动到该层热管的靠近散热塔另一侧的第二端，并最终掉落到下一层倾斜安装的热管上，从而使得流动固体在与热管接触过程中将热量传递给热管，并最终经由热管第二端上的散热翅片将热量散发出去。
根据本公开的流动固体散热装置，其中每层热管为一种扁平状热管。
根据本公开的流动固体散热装置，其中每层热管包括多个热管，这些热管通过低熔点金属焊接在一波浪状承载板上的均匀间隔的波谷内，且低熔点金属的熔点高于进入流动固体换热腔内的流动固体的初始温度。
根据本公开的流动固体散热装置，其中所述承载板上位于热管之间的间隔上布置有多个通孔，使得部分流动固体在下滑的过程中可直接经由这些通孔下落到下一层热管上。
根据本公开的流动固体散热装置，其中所述散热翅片安装在位于散热塔的两侧的冷却塔内，在所述冷却塔的底部设置有鼓风机，用于将低温空气从底部风道吹入，加速散热翅片的散热。
根据本公开的流动固体散热装置，其中在散热塔和冷却塔之间设置有冷气通道，设置于该冷气通道底部的制冷器用于将制冷后的冷气直接吹入所述冷气通道，以便冷却穿过所述冷气通道的热管部分。
根据本公开的流动固体散热装置，其中在散热塔的侧壁上还设置有一些进气口，以便在冷气通道内上升过程中的冷气进入散热塔内对流动固体进行冷却散热。
根据本公开的流动固体散热装置，其中所述散热翅片安装在位于散热塔的两侧的冷却塔内，在所述冷却塔的顶部设置有喷淋设备，用于将冷却水从顶部喷淋到散热翅片上，以便加速散热翅片的散热。
根据本公开的流动固体散热装置，其中所述每层热管的相对于水平方向的倾斜角度范围为5～45°。
本发明的目的在于提供一种结构简单，固体物料在换热器内部过料方便、散热效率高并且能耗低的固体散热装置。
由于采用了本公开的流动固体散热装置，因此，高温流动固体，例如一些固体颗粒由进料口进入流动固体换热腔，与腔内若干热管散热装置的承载板及焊接在其上的热管进行接触，实现快速换热，经由热管吸收的热量经由另一端表面积较大的散热翅片散热。由于热管散热装置通过多个焊接在承载板两侧的热管(单侧平行，双侧交叉)增大流动固体与散热板的接触面积和接触时间，从而能够加快流动固体的散热速度。由于随后散热翅片被低温水喷淋，因此，从热管传递到散热翅片的热量可以加热冷却水，由此利用高温流动固体的余热来提供热水供应或供暖。或者，由于随后散热翅片被低温空气进行吹冷，因此，从热管传递到散热翅片的热量可以加热低温空气，由此利用高温流动固体的余热进行空气加热。因此，高温流动固体的余热能够被吸收利用。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1所示为根据本公开的流动固体散热装置原理结构示意图。
图2所示的是用于根据本公开的流动固体散热装置的每层热管的结构示意图。
图3所示的是用于本公开的流动固体散热装置中的每层热管的侧视图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一承载板也可以被称为第二承载板，类似地，第二承载板也可以被称为第一承载板。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。
图1所示为根据本公开的流动固体散热装置100原理结构示意图。如图1所示，流动固体散热装置100垂直树立设置。流动固体散热装置100包括：垂直树立的散热塔110、倾斜穿过散热塔侧壁安装的多层热管120、以及安装在每层热管的位于散热塔之外的第一端上的散热翅片130。所述散热塔包括位于顶部的流动固体进口111、位于底部的流动固体出口112、侧壁安装通孔113以及流动固体换热腔114。所述侧壁安装通孔113的从散热塔的内部向外部的方向倾斜向上(未示出)。这样的通孔使得穿过侧壁安装通孔113安装的多层热管120形成从里到外的倾斜向上的安装角度。所述多层换热管120位于流动固体换热腔114内的部分按照预定间隔彼此层叠交替倾斜安装，从而使得落在一层热管(例如第一层热管)上的流动固体依靠重力作用下向滑动到该层热管的靠近散热塔110另一侧的第二端，并最终掉落到倾斜安装的下一层热管(第二层热管)上。从而流动固体在每层热管上滑动过程中与每层热管接触，并将热量传递给热管，并且热管从流动固体吸收的热量最终经由每层热管120第二端上的散热翅片130将热量散发出去。
如图1所示，为了增强散热装置的散热能力，在散热塔110的相对两侧设置有冷却塔140和150。每层热管120伸向两侧的第二端上的散热翅片130被按照一定垂直间距层叠地布置在所述冷却塔140内。因此，在同一侧的相邻热管层彼此之间平行，在不同侧的相邻热管层之间彼此交叉。为了加快散热翅片130向外散热，在每个所述冷却塔140和150的顶部设置有喷淋设备145或155，用于将冷却水或低温水从顶部喷淋到散热翅片130上，以便加速散热翅片130的散热。被散热翅片130加热后形成的热水经由冷却塔140和150底部的热水孔(未示出)流出，用于提供洗浴热水或其他目的用途的热水。
可选择地，在所述冷却塔140和150的底部设置有鼓风机160和170。鼓风机160和170将低温空气从底部风道165和175吹入冷却塔140和150的底部。吹入的低温空气在压力下沿着冷却塔140和150上升，与散热翅片130接触，从而加速散热翅片130的散热。
进一步，在散热塔110和冷却塔140和150之间设置有冷气通道185和195。在所述冷却塔140和150的底部设置有制冷机180和190。制冷机180和190将制冷后的冷气从底部直接吹入所述冷气通道185和195，以便冷却穿过所述冷气通道185和195的热管部分。
此外，根据本公开的流动固体散热装置100的散热塔110的侧壁上还设置有一些进气口115，以便进入冷气通道185和195内的冷气在上升过程中穿过所述进气口115进入散热塔110内对流动固体进行气冷冷却散热。通过这种方式，可以直接加速流动固体的冷却。
根据本公开的流动固体散热装置，每层热管120可以为一种扁平状热管。但是，由于这种扁平状热管面积达，安装和制作存在不便之处。因此为了安装和制作方便，每层热管120可以通过将一些热管121通过低熔点金属焊接在一波浪状承载板122上的均匀间隔的波谷内形成。图2所示的是用于根据本公开的流动固体散热装置100的每层热管120的结构示意图。如图2所示，每层热管120包含有至少两根热管121。在图2中显示为三根热管121。热管121采用低熔点金属焊接在波浪状承载板122上的均匀间隔的波谷内。波浪板波谷的弧度直径与热管121直径接近或者相等。低熔点金属的熔点高于进入流动固体换热腔114内的流动固体的初始温度。
进一步，如图2所示，所述承载板122上位于热管121之间的间隔上布置有多个通孔123。这样，部分流动固体在承载板122上下滑的过程中可直接经由这些通孔123下落到下一层热管120上。承载板122可以是不锈钢波浪板。所述每层热管120的相对于水平方向的倾斜角度范围为5～45°。如图2所示，在每层热管120的上端两侧，设置有散热翅片130。两侧散热翅片130彼此之间可以是同样方向，也可以成一定角度交错，采用液态金属焊接在热管的表面。通过散热翅片130，增加热管的散热面积。
进一步，如图2所示，在波浪状承载板122上的每个波谷部分处，按照一定的间隔，形成有一行通孔123。这些通孔123的孔径大于流动固体颗粒的常规粒径，以便流动固体在承载板122上从上往下滑动的过程中，有部分流动固体能够从这些通孔中落到下一层热管120上。通过这种方式，使得流动固体尽可能在流动过程中分散开，从而使得流动固体一部分交替与热管层直接接触，使得流动固体能够在整个散热过程中与每层热管120接触时间均匀化，从而实现整个流动固体的均匀散热。
图3所示的是用于本公开的流动固体散热装置中的每层热管120的侧视图。如图3所示，每层热管120中的热管在伸出散热塔110之后的部分被略微弯曲向水平方向，这样可以减少冷却塔140和150的内部容积。当然，每层热管120中的热管在散热塔110之外的部分也可以不用弯曲。
在根据本公开的流动固体散热装置100工作时，设置该装置的控制系统，通过控制系统控制流动固体进入散热塔110的流速。经由流动固体进口111进入的流动固体落在第一层热管120上，并在其自身重力作用下开始下向滑动。一部分流动固体经由每层热管120的承载板122上的通孔123落入到第二层热管120上，另一部分则持续在第一层热管120上下滑到其第一末端，并在第一末端与散热塔110的侧壁之间的间隙处落入第二层热管120上，并沿着第二层热管120继续向下滑动或经由第二层热管120的承载板122上的通孔下落到第三层热管120上。如此反复，流动固体在每层热管120上与热管121充分接触并将热量传递给热管，从而由于热管121内的散热过程将热量传递到热管的上端，即第二端，同通过第二端传递给位于第二端的散热翅片130。并最终由散热翅片130将热量散发出去。
在上述散热过程中，由于风机160和170吹入冷空气和/或喷淋设备145和155喷淋冷水，可以加快散热翅片130散热的速度。制冷机180和190通过冷气通道185和195吹入冷气，能够有力地加速热管121的散热。通过上述辅助方式，能够拉大流动固体与热管之间的温差，增加流动固体向热管传递热量的速度。
经过本公开的流动固体散热装置100进行散热处理的流动固体从流动固体出口112被运出。在温度满足要求的情况下经过散热处理的流动固体被运送到下一工作场所，例如砂型制作场。如果经过散热处理的流动固体的温度依然高于规定的温度值，则进入与本流动固体散热装置100串联的另一个流动固体散热装置100，进行进一步散热处理，直到其温度满足规定的要求为止。为了简便，在此不进一步赘述串联的流动固体散热装置100的操作过程。
根据本公开的流动固体散热装置100，其体处于静止状态，依靠固体颗粒物料自身重力作用自上而下流动与每层热管120充分接触进行散热。根据本公开的流动固体散热装置100，当环境温度不太高时，离心风机直接向风道送风，经由若干风道口115或116进入散热塔110内和冷却塔140或150，加速热管121和散热翅片130的热量散出。当环境温度较高时，风机160和170吹出的风先用制冷机180和190制冷后进入散热塔110内和冷却塔140或150，起到更好的散热效果。因此，根据本公开的流动固体散热装置100采用每层热管120与流动固体充分接触，并辅之以在散热翅片130上方加冷水喷淋，下方通过风机吹风(如果环境温度较高，启动制冷机)，通过相变、风冷以及水冷的综合散热方式，缩短固体物料冷却时间，提高散热效率。
因此，根据本公开的流动固体散热装置100提供一种结构简单固体散热装置进料口与散热塔110的换热腔114的顶部连通，通过相应的阀门控制进料口打开或者关闭。出料口与散热塔110的换热腔114的底部连接，通过打开阀门将降温后的固体物料放出。固体物料在换热腔114内部过料方便、散热效率高并且能耗低。
以上对本公开的具体实施方式的描述，仅仅为了帮助理解本公开的发明构思，这并不意味着本公开所有应用只能局限在这些特定的具体实施方式。本领域技术人员应当理解，以上所述的具体实施方式，只是多种优选实施方式中的一些示例。任何体现本公开权利要求的具体实施方式，均应在本公开权利要求所要求保护的范围之内。本领域技术人员能够对上文各具体实施方式中所记载的技术方案进行修改或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本公开权利要求的保护范围之内。