Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ РАСТВОРОВ И СУСПЕНЗИЙ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ ИНЕРТНЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по патенту РФ №2328673, F26B 3/12, содержащая сушильную камеру с подвижной газораспределительной решеткой в нижней ее части, выполненной в виде вращающегося полого перфорированного цилиндра, находящегося в зацеплении с зубчатым барабаном, профиль зубьев которого соответствует форме перфорации цилиндра, а в полости последнего размещены мелющие тела (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в установке для сушки растворов и суспензий в кипящем слое инертных тел, содержащей сушильную камеру с подвижной газораспределительной решеткой в нижней ее части, выполненной в виде вращающегося полого перфорированного цилиндра, находящегося в зацеплении с зубчатым барабаном, профиль зубьев которого соответствует форме перфорации цилиндра, а в полости последнего размещены мелющие тела, дополнительно предусмотрен отбойник, выполненный в виде системы струн, расположенных в горизонтальных плоскостях по всему сечению конической расширяющейся части сушильной камеры, и укрепленных на ее внутренних стенках с помощью ободов, причем струны закреплены между штырями лучеобразно, с образованием конических поверхностей, направленных вершинами друг к другу, причем на каждом из ободов в центре закреплен диск, к которому присоединяются струны, а отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке, 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 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре с бункером. Акустическая форсунка содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, патрубков для подвода воздуха и жидкости, генератор акустических колебаний выполнен в виде конического сопла, соосного с корпусом, и имеющего кольцевое дроссельное отверстие с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем диаметром dст и кольцевого объемного резонатора длиной h, образованного резонаторным стержнем и цилиндрической полостью с внешним диаметром dp в крепежном элементе, при этом полость объемного резонатора отстоит от среза сопла на расстоянии b, а патрубок для подачи воздуха расположен перпендикулярно оси корпуса и соединен с кольцевой полостью, образованной валиком и внутренней поверхностью корпуса, при этом на валике закреплена обойма с дроссельными отверстиями, соосными с кольцевым дроссельным отверстием, а также соосно закреплен резонаторный стержень, а распыляемая жидкость подается через патрубок, расположенный перпендикулярно оси корпуса в кольцевую полость, образованную кожухом и внешней поверхностью сопла, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом, а в другом торце, охватывающем коническое сопло, выполнены дроссельные отверстия, соосные с кольцевым дроссельным отверстием, при этом со стороны, противоположной объемному резонатору предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка с сальником, которое установлено на свободном конце валика, а отношение длины h кольцевого объемного резонатора к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора до среза сопла лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3; отношение внешнего диаметра dp кольцевого объемного резонатора к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня лежит в оптимальном интервале величин d_p/d_ст=1,2÷1,9; отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия сопла к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня, лежит в оптимальном интервале величин d_c/d_ст=1,1÷1,7, к кожуху форсунки соосно прикреплен внешний диффузор, а к крепежному элементу кольцевого объемного резонатора с резонаторным стержнем соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор, таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора, к внешнему диффузору акустической форсунки соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки, на торцевой части которой со стороны, противоположной диффузору, закреплена перфорированная пластина.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - схема акустической пневматической форсунки; на фиг. 4-7 - варианты выполнения инертных тел 8.

Установка содержит сушильную камеру 1, питатель 2 (форсунку), патрубки ввода 3 теплоносителя и вывода 4 газовзвеси, полый перфорированный цилиндр 5, размещенный в цилиндрической части 10 сушильной камеры 1, зубчатый барабан 6, привод 7, инертные тела 8 и мелющие тела 9.

Для интенсификации процесса очистки инертных тел 8 от высушиваемого материала предусмотрен отбойник, выполненный в виде системы струн, расположенных в горизонтальных плоскостях по всему сечению конической расширяющейся части сушильной камеры 1 и укрепленных на ее внутренних стенках с помощью ободов 11 и 12. Струны 15 могут быть закреплены между штырями так, как показано на фиг. 3, т.е. лучеобразно, с образованием конических поверхностей, направленных вершинами друг к другу, причем на каждом из ободов 11 и 12 в центре закреплен диск 14, к которому присоединяются струны 15.

Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 17, 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 18 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 19 с бункером 20.

Акустическая форсунка (фиг. 3) содержит цилиндрический корпус 21 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненного в виде конического сопла 30, соосного с корпусом 21, и имеющего кольцевое дроссельное отверстие 31 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 32 диаметром dcт и кольцевого объемного резонатора 34 длиной h, образованного резонаторным стержнем 32 и цилиндрической полостью с внешним диаметром dp в крепежном элементе 33, при этом полость объемного резонатора 34 отстоит от среза сопла 30 на расстоянии b. Воздух под давлением подается через патрубок 23, расположенный перпендикулярно оси корпуса 21 в кольцевую полость 27, образованную валиком 24 и внутренней поверхностью корпуса 21. На валике 24 закреплена обойма 25 с дроссельными отверстиями 26, соосными с кольцевым дроссельным отверстием 31, а также соосно закреплен резонаторный стержень 32. Обойма 25 контактирует по скользящей посадке с цилиндрическим хвостовиком сопла 30. Распыляемая жидкость подается через патрубок 22, расположенный перпендикулярно оси корпуса 21 в кольцевую полость 35, образованную кожухом 28 и внешней поверхностью сопла 30, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом 21, а в другом торце, охватывающем коническое сопла 30, выполнены дроссельные отверстия 29, соосные с кольцевым дроссельным отверстием 31.

Для изменения степени распыла раствора в корпусе 21 со стороны, противоположной объемному резонатору 34, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка 36 с сальником, которое установлено на свободном конце валика 24.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение длины h кольцевого объемного резонатора 34 к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора 34 до среза сопла 30 лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3;

отношение внешнего диаметра dp кольцевого объемного резонатора 34 к диаметру dcт внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 32 лежит в оптимальном интервале величин d_p/d_ст=1,2÷1,9;

отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия 31 сопла к диаметру dcт внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 32 лежит в оптимальном интервале величин d_c/d_ст=1,1÷1,7.

К кожуху 28 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 37, а к крепежному элементу 33 кольцевого объемного резонатора 34 с резонаторным стержнем 32 соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 38 таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора 34.

Акустическая форсунка работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по патрубку 23 в полость 27, затем через дроссельные отверстия 26 обоймы 25 в кольцевое дроссельное отверстие 31 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 32, и затем встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 34. В результате прохождения резонатора 34 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через патрубок 22 в полость 35, образованную кожухом 28 и внешней поверхностью сопла 30, откуда она попадает на дроссельные отверстия 29 в торце кожуха 28, и затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности сопла 30. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Установка для сушки растворов и суспензий в кипящем слое инертных тел работает следующим образом.

В сушилке достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения становится столь большой, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15…30 сек).

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертных тел 8 и через патрубок 3 подают теплоноситель. После разогрева установки через питатель 2 (или форсунку) подают высушиваемый материал, который наносится на инертные тела 8, высушивается на их поверхности, скалывается и в виде газовзвеси отводится через патрубок 4. В процессе сушки полый перфорированный цилиндр 5 вращается вокруг горизонтальной оси от привода 7. При помощи зубьев находящегося в зацеплении с цилиндром 5 зубчатого барабана 6 осуществляются прокалывание и очистка перфорации цилиндра 5 от налипшего материала. Попавший внутрь цилиндра 5 материал подсушивается и размалывается мелющими телами 9. Измельченный материал выносится теплоносителем через перфорацию цилиндра 5 в верхнюю часть 16 камеры 1.

Предлагаемая сушилка позволяет повысить надежность работы газораспределительной решетки, выполненной в виде вращающегося перфорированного цилиндра 5, благодаря непрерывной очистке ее перфорации. Равномерное распределение теплоносителя по сечению камеры 1 способствует интенсификации процессов сушки и измельчению. Выполнение мелющих тел 9 из несмачивающегося материала, например фторопласта, уменьшает налипание на них высушиваемого материала.

Акустические пневматические форсунки работают по принципу распыления жидкости высокоскоростной струей газа или пара, подаваемого под давлением 0,1…1,0 МПа. Производительность пневмофорсунок достигает 12 т/ч; они отличаются высокой универсальностью в отношении регулирования формы факела, производительности, дисперсности распыла и возможностей распыления высоковязких паст и суспензий.

Распылительные сушилки такого типа применяются для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов.

Возможен вариант, когда к внешнему диффузору 37 соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки 39, на торцевой части которой со стороны, противоположной диффузору 37, закреплена перфорированная пластина 40.

Возможно выполнение инертных тел 8 (фиг. 4) в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца.

Возможно выполнение инертных тел 8 (фиг. 3) в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

Возможно выполнение инертных тел 8 (фиг. 6) в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей.

Возможно выполнение инертных тел 8 (фиг. 7) в виде по крайне мере двенадцати соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.