[发明专利]一种射流传热烘缸

说明书

本发明一种射流传热烘缸，属造纸、橡胶、钢铁等领域的烘缸或内部通入冷、热介质烘干、加热、冷却缸体外纸张、纤维、胶片、各种织物，薄片等用途的烘缸领域。传统上人们通常是让通入缸体内的冷、热介质和烘缸缸体或附着在上面的液膜进行层流传热，传热系数较低，影响烘缸的烘干能力和造纸的产量。本发明使热媒从主气管(中心管)2进入分配支气管5，由分配支气管5进入射流分配管6后，再从其上面的射流口7射出冷、热媒射流8，直接对缸体内壁及附着在上面的液膜进行射流冲击传质传热和高强度湍流传热，所以极大地提高了烘缸的传热系数和烘缸烘干、加热、冷却产品的能力，进而极大地提高了生产产量和产品质量。

一、技术领域

本发明一种射流传热烘缸，属造纸、橡胶、钢铁等领域的烘缸或内部通入冷、热介质烘干、加热、冷却缸体外纸张、纤维、胶片、各种织物，薄片等用途的烘缸领域。

二、背景技术

烘缸广泛用于造纸、橡胶、钢铁等领域，用于纸张、胶片、纤维、各种织物和各种薄片的烘干和冷却。但在传统上人们总是让通入缸体内的冷、热介质和烘缸缸体或附着在上面的液膜进行层流接触传热，因而传热系数较低。有技术通过扰流棒等破坏缸壁上的液膜，让附着在上面的液膜作湍流运动，提高液膜和缸壁间的传热系数，但因为在这种情况下造成的湍流强度有限，所以对传热系数的提高也十分有限，根本谈不上实质性的突破。

例如图2所示广泛用于造纸、胶片等行业烘干纸张、胶片的杨克烘缸就是如此。热媒从热媒进口 2-1(直径约φ100mm)进入主气管(中心管)2-3，中心管上分布着数十个直径约φ60mm的出气口2-4 尽可能均匀地向烘缸内壁；虹吸管2-8的外径通常为φ57mm，虹吸管在主气管(中心管)2-3上的安装口2-7的直径通常为φ150mm。根据质量流量不变的原理，此时，从主气管(中心管)2-3流出的热媒流速将极低，所以只能对缸体内壁或附着在上面的液膜进行层流接触传热，故其传热系数为相对最低的层流接触传热系数。因此，单位时间内缸体外表需要烘干或冷却的纸张、胶片、纤维、薄片等能从缸体冷热媒得到的传热量最低，从根本上影响了烘缸的烘干或冷却能力，影响了烘缸的生产能力。所以在大直径、高转速、对烘缸的生产能力要求越来越高的今天，如何从根本上提高烘缸内冷、热媒和缸体内壁或附着在上面的液膜之间传热系数，不但具有重大的经济价值和技术价值，而且更具有重大的现实需要意义。

陕西科技大学李瑞虎等提出了一种用汽刀对烘缸供热的方法。其技术方案是使用图3的供汽结构，用汽刀破坏烘缸内的水环3-2，提高烘缸的传热能力。根据其论文“一种新的烘缸加热蒸汽供汽方式”的描述，其技术方案在于设计特制的汽刀式供汽方式，用汽刀斜向冲击冷凝水环，削薄冷凝水环的厚度，减少水环层的热阻，从而提高烘缸的传热能力，且使得烘缸内的冷凝水排出缸外更有利。

根据文中介绍，该技术方案将3支轴向喷汽管3-3布置在烘缸圆周截面的0°、90°及270°方位上，向安装在其上的喷嘴3-4供汽，由喷管3-4喷出蒸汽，形成汽刀向烘缸供热。其实例为：喷嘴管3-4离烘缸内壁面的距离为12mm，每个喷嘴管3-4之间的距离为5mm，喷嘴管3-4的形状为内口大外口小的加工结构，直径为φ3/φ1.2mm，喷嘴管3-4出口的速度为23.62m/s。

李瑞虎等提出的用汽刀对烘缸供热的方法，也可看作是一种用高速蒸汽对烘缸内壁的射流传热。但这种射流传热的方案缺点非常明显：

a)、喷嘴3-4的形状为内口大外口小的结构，直径为φ3/φ1.2mm，且喷嘴之间的间距仅为5mm，所以加工和安装都非常困难；

b)、其供热为3支离缸壁距离仅12mm的喷嘴管3-3，通过密集布置在上面的喷嘴3-4对缸壁和水环进行射流传热，因每支喷嘴管在烘缸内壁圆周截面上间隔90°或180°，所以对烘缸内壁周向的供热极不均匀，在射流传热的喷嘴管3-3附近的极小范围内，其传热系数远大于其它部位，从而会给烘缸外表需要连续烘干的纸张、胶片、纤维、薄片等产品带来烘干不均的质量问题；