Результат интеллектуальной деятельности: СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКОВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

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 №2328678, F26B 17/10, содержащая корпус в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями, газораспределительную решетку в его нижней части, инертные тела внутри корпуса и распылитель высушиваемого материала, размещенный на уровне середины высоты верхнего конуса (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушильной установке для высоковлажных материалов, содержащей корпус в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями, газораспределительную решетку в его нижней части, инертные тела внутри корпуса и распылитель высушиваемого материала, размещенный на уровне середины высоты верхнего конуса, к нитям прикреплены крыльчатки, имеющие по крайней мере две лопасти, причем крыльчатки могут быть прикреплены через один фитиль, а по высоте камеры они могут быть расположены в шахматном порядке, а форсунка для распыления продукта выполнена акустической и 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, а 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.

На фиг. 1 показана схема сушильной установки для высоковлажных материалов, на фиг. 2 - общий вид пневматической акустической форсунки.

Сушилка содержит корпус 1 в виде двух усеченных конусов с газораспределительной решеткой 2 в нижней части, патрубка ввода 3 и вывода 4 сушильного агента. Распылитель 5 для высушиваемого материала выполнен в виде пневматической акустической форсунки. В верхней части корпуса 1, выше патрубка 4, укреплены инертные тела 6, выполненные в виде свободно подвешенных нитей или лент. Нити или ленты могут быть укреплены непосредственно на верхнем перекрытии 7 или на специальной решетке 8. К нитям 5, в нижней части корпуса 10, прикреплены крыльчатки 9, имеющие по крайней мере две лопасти, причем крыльчатки 9 могут быть прикреплены через одну нить, а по высоте камеры они могут быть расположены в шахматном порядке.

Акустическая форсунка (фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 11 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненным в виде конического сопла 20, соосного с корпусом 11 и имеющего кольцевое дроссельное отверстие 21 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 22 диаметром dст, и кольцевого объемного резонатора 24 длиной h, образованного резонаторным стержнем 22 и цилиндрической полостью с внешним диаметром dp в крепежном элементе 23, при этом полость объемного резонатора 24 отстоит от среза сопла 20 на расстоянии b. Воздух под давлением подается через патрубок 13, расположенный перпендикулярно оси корпуса 11, в кольцевую полость 17, образованную валиком 14 и внутренней поверхностью корпуса 11. На валике 14 закреплена обойма 15 с дроссельными отверстиями 16, соосными с кольцевым дроссельным отверстием 21, а также соосно закреплен резонаторный стержень 22. Обойма 15 контактирует по скользящей посадке с цилиндрическим хвостовиком сопла 20. Распыляемая жидкость подается через патрубок 12, расположенный перпендикулярно оси корпуса 11, в кольцевую полость 25, образованную кожухом 18 и внешней поверхностью сопла 20, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом 11, а в другом торце, охватывающем коническое сопло 20, выполнены дроссельные отверстия 19, соосные с кольцевым дроссельным отверстием 21.

Для изменения степени распыла раствора в корпусе 11 со стороны, противоположной объемному резонатору 24, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка 26 с сальником, которое установлено на свободном конце валика 14.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение длины h кольцевого объемного резонатора 24 к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора 24 до среза сопла 10 лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3;

отношение внешнего диаметра dp кольцевого объемного резонатора 24 к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 22 лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,2÷1,9;

отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия 21 сопла к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 22 лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,1÷1,7.

К кожуху 8 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 27, а к крепежному элементу 23 кольцевого объемного резонатора 24 с резонаторным стержнем 22 соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 28, таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора 24.

Акустическая форсунка работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по патрубку 13 в полость 17, затем через дроссельные отверстия 16 обоймы 15 в кольцевое дроссельное отверстие 21 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 22, и затем встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 24. В результате прохождения резонатора 24 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 12 в полость 25, образованную кожухом 18 и внешней поверхностью сопла 20, откуда она попадает на дроссельные отверстия 19 в торце кожуха 18, и затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности сопла 20. 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.

Сушильная установка для высоковлажных материалов работает следующим образом.

В патрубок 3 подается сушильный агент, затем через распылитель 5 в сушильной камере распыливают высушиваемый материал, при этом образуются частицы различных размеров. Мелкие частицы в основном пролетают мимо помещенных в сушильной камере инертных тел в виде нитей или лент, а крупные частицы дробятся ими или оседают на них. Раздробленные частицы улетают, успев высушиться, а крупные досушиваются на инертных телах 6. Применение инертных тел 6 в виде нитей или лент дает эффект саморегулирования времени пребывания частиц различных размеров в сушильной камере.

Благодаря выполнению инертных тел 5 в виде свободно подвешенных нитей за счет их интенсивных крутильных колебаний за счет вращения крыльчаток 9 от поступающего теплоносителя повышается степень однородности псевдоожиженного слоя (разрушение газовых пузырей, интенсификация перемешивания материала и т.д.), что способствует интенсификации процесса сушки.

Возможен вариант, когда к внешнему диффузору 27 соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки 29, на торцевой части которой со стороны, противоположной диффузору 27, закреплена перфорированная пластина 30.