Результат интеллектуальной деятельности: ВИХРЕВАЯ ИСПАРИТЕЛЬНО-СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ

Изобретение относится к технике сушки растворов, плавов, суспензий и получения гранул различных веществ и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по патенту РФ №2335713, F26B 17/10, содержащая размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры с газоподводящими и отводящими трубопроводами, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта из-за недостаточно высокой степени распыла растворов.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в вихревой испарительно-сушильной камере с инертной насадкой, содержащей размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры с газоподводящими и отводящими трубопроводами, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель, содержащий полый цилиндрический корпус с дроссельной шайбой, соединенный с накидной гайкой, к которой крепится рассекатель потока жидкости, причем рассекатель потока жидкости состоит из коаксиально расположенных перфорированных конических обечаек, пространство между которыми заполнено мелкоячеистой сеткой, причем вершины конических поверхностей обечаек направлены в сторону от дроссельной шайбы, в нижней части рассекателя закреплен цилиндрический перфорированный сегмент, закрепленный на перфорированных конических обечайках, при этом в цилиндрическом перфорированном сегменте, закрепленном в нижней части рассекателя на перфорированных конических обечайках, размещен завихритель потока, выполненный в виде пружины.

На фиг. 1 показана вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой, на фиг. 2 - общий вид оросителя в виде форсунки.

Вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой содержит размещенные в общем корпусе испарительную камеру 1 (фиг. 1) и сушильную камеру 2, разделенные перегородкой 3. Испарительная камера 1 представляет собой цилиндр и размещена над цилиндрической сушильной камерой 2. В испарительной камере размещен фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки 4 из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель 5 с форсунками, представляющий собой вращающийся в подшипниках 12 коллектор с управляющим дросселем 13 подачи исходного раствора. Выполнение оросителя 5 вращающимся позволяет интенсифицировать тепло- и массообмен.

Во избежание износа инертных тел насадка ограничена сетками 6. Цилиндрическая сушильная камера 2 снабжена газоподводящими тангенциальными трубопроводами 7 и отводящим трубопроводом 8, расположенным внутри сушильной камеры, над которым помещен предохранительный зонт 9. В сушильной камере размещены также пневматические форсунки 10. Для выгрузки высушенного материала предусмотрено разгрузочное устройство в нижней части сушильной камеры 2. Отводящий трубопровод 11 предназначен для выброса образующейся в процессе сушки газовзвеси. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 14, после чего газовый поток направляется в циклон 15 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 16 с бункером.

Каждая из форсунок вращающегося оросителя 5 (фиг. 2) состоит из корпуса 17, состоящего из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру (не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, и закрепленной в нижней части корпуса накидной гайки 22 с рассекателем 23 потока жидкости.

В корпусе 17, соосно ему, выполнено цилиндрическое отверстие 18, в верхней части которого установлен сетчатый фильтр 20, а в нижней части - дроссельная шайба 19 с жиклером 21. К торцевой поверхности накидной гайки 22, осесимметрично корпусу 17, крепится рассекатель 23 потока жидкости, состоящий из коаксиально расположенных перфорированных конических обечаек 24 и 25, пространство между которыми заполнено мелкоячеистой сеткой, причем вершины конических поверхностей обечаек 24 и 25 направлены в сторону от дроссельной шайбы 19, а в нижней части рассекателя 23 закреплен сферический (не показан) или цилиндрический перфорированный сегмент 26 таким образом, что вершина внешней конической обечайки 25 совпадает с центром цилиндрической поверхности перфорированного сегмента 26. В цилиндрическом перфорированном сегменте 26, закрепленном в нижней части рассекателя 23 на перфорированных конических обечайках 24 и 25, размещен завихритель потока, выполненный в виде пружины 27.

Форсунка работает следующим образом.

При подаче жидкости в корпус форсунки 17 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа она устремляется в цилиндрическое отверстие 18 через сетчатый фильтр 20, а затем в дроссельную шайбу 19 с жиклером 21. Из жиклера 21 поток жидкости попадает в рассекатель 23, состоящий из коаксиально расположенных перфорированных конических обечаек 24 и 25, в котором поток жидкости дробится до мелкодисперсной фазы, а цилиндрический перфорированный сегмент 26, закрепленный на перфорированных конических обечайках 24 и 25, позволяет увеличить мелкодисперсность фазы распыла жидкости.

Использование форсунки как мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла поверхностно-активного вещества в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении его подачи не более 1 МПа.

Вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой работает следующим образом.

Исходный высушиваемый материал через ороситель 5 с центробежными форсунками подают на насадку 4 из инертных тел, образующих слой под действием отходящих из сушильной камеры 2 через трубопровод 8 газов. На насадке 4 исходный материал частично упаривается. Кроме того, насадка 4 выполняет ряд побочных функций: снижает температуру отходящих газов, выполняет роль фильтра. При использовании в качестве насадки инертных тел можно увеличить поверхность теплообмена. Так как насадка 4 постоянно орошается исходным материалом, предотвращается забивание ее высушенным материалом.

Упаренный подогретый исходный материал скапливается на перегородке 3. С помощью сжатого воздуха форсунок 10 упаренный подогретый исходный материал распыливают в сушильную камеру 2.

В сушильной камере 2 материал высушивают и высушенный материал через разгрузочное устройство выгружают из установки. Отработавший теплоноситель (отходящие газы), например горячий воздух, вместе с частью мелкодисперсного высушенного материала попадает в трубопровод 8, откуда отходящие газы поступают в испарительную камеру 1, пронизывают насадку 4, создавая кипящий слой инертных тел и нагревая исходный материал, и покидают установку через трубопровод 11. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 14, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м³, время озвучивания 1,5…2 с, после чего газовый поток направляется в циклон 15 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 16 с бункером. Попаданию в испарительную камеру 1 мелкодисперсного материала препятствует предохранительный зонт 9.

Центробежная форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 24 в диффузор 25, а из него - в камеру 26, из которой под давлением поступает одновременно по двум направлениям: во-первых, в винтовую внешнюю полость шнека 17 и, во-вторых, - в отверстие 18 с винтовой нарезкой. Вращающийся поток жидкости из винтовой внешней полости шнека 17 поступает в камеру смешения 21. С другой стороны, в камеру 21 поступает жидкость из отверстия 18 с винтовой нарезкой, совершая вращение в сторону, противоположную внешнему потоку, идущему по шнеку 17, либо совершая попутное (одинаковое) вращение. При взаимодействии вращающихся потоков в камере 21 происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости (внешнего и внутреннего). Суммарный мелкодисперсный вращающийся поток выходит через дроссельное отверстие 20, причем направление его вращения определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей и канавок шнека 17.

Шнек 17 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

При среднем диаметре дроссельного отверстия 20, находящемся в диапазоне 2,5…3,5 мм, и давлении подаваемой через цилиндрическое отверстие 8 жидкости под давлением 6…9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.