Результат интеллектуальной деятельности: СУШИЛКА ДЛЯ РАСТВОРОВ И СУСПЕНЗИЙ

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 №232131, F26B 3/12, содержащая сушильную камеру, систему газораспределения сушильного агента, систему подачи раствора и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушилке для растворов и суспензий, содержащей корпус, в котором расположена акустическая пневматическая форсунка для подачи высушиваемого материала, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°C, при этом образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку с температурой до 200°C, который поступает через нижнюю часть корпуса, отделенную от конической части корпуса газораспределительной решеткой посредством стакана с перфорированным дном, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°C, а теплоноситель удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра, форсунка выполнена в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей 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 d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем диаметром d_ст, и кольцевого объемного резонатора длиной h, образованного резонаторным стержнем и цилиндрической полостью с внешним диаметром d_p 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 d_p кольцевого объемного резонатора к диаметру d_ст 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 d_ст 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 сушилки для растворов и суспензий, на фиг. 2 - схема акустической пневматической форсунки.

Сушилка для растворов и суспензий содержит корпус 1, в котором расположена акустическая пневматическая форсунка 2 для подачи высушиваемого материала, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°C. Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет материал от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°C. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°C.

Для стабилизации процесса роста гранул форсунка 2 заключена в цилиндрический стакан 4, обеспечивающий направленное движение газов и высушиваемого материала во встречном потоке с теплоносителем, подаваемым под решетку. Отработанные газы отводятся через коллектор 5, выполненный в виде охватывающей перфорированную часть 7 цилиндрический стакан 4 обечайки 8. Коллектор 5 связывает верхнюю часть корпуса 1 через патрубок 9 с акустической установкой 13, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, которые затем поступают в циклон 14 и в рукавный фильтр 15, а затем в общий бункер (на чертеже не показан). За счет равномерного отсоса отработанных газов по всему периметру камеры уменьшается унос мелких частиц, образующих пылевую завесу на пути материала, падающего в кипящий слой. Высушенный материал отводится из центральной части аппарата через течку 6, а теплоноситель удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из акустической установки, циклона и рукавного фильтра.

Акустическая форсунка (фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 16 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненным в виде конического сопла 25, соосного с корпусом 16 и имеющего кольцевое дроссельное отверстие 26 с внешним диаметром d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 27 диаметром d_ст, и кольцевого объемного резонатора 29 длиной h, образованного резонаторным стержнем 27 и цилиндрической полостью с внешним диаметром d_p в крепежном элементе 28, при этом полость объемного резонатора 29 отстоит от среза сопла 25 на расстоянии b. Воздух под давлением подается через патрубок 18, расположенный перпендикулярно оси корпуса 16, в кольцевую полость 22, образованную валиком 19 и внутренней поверхностью корпуса 16. На валике 19 закреплена обойма 20 с дроссельными отверстиями 21, соосными с кольцевым дроссельным отверстием 26, а также соосно закреплен резонаторный стержень 27. Обойма 20 контактирует по скользящей посадке с цилиндрическим хвостовиком сопла 25. Распыляемая жидкость подается через патрубок 17, расположенный перпендикулярно оси корпуса 16, в кольцевую полость 30, образованную кожухом 23 и внешней поверхностью сопла 25, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом 16, а в другом торце, охватывающем коническое сопла 25, выполнены дроссельные отверстия 24, соосные с кольцевым дроссельным отверстием 26.

Для изменения степени распыла раствора в корпусе 16 со стороны, противоположной объемному резонатору 29, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка 31 с сальником, которое установлено на свободном конце валика 19.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

Отношение длины h кольцевого объемного резонатора 29 к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора 29 до среза сопла 25 лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3;

Отношение внешнего диаметра dp кольцевого объемного резонатора 29 к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 27 лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,2÷1,9;

Отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия 26 сопла к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 27 лежит в оптимальном интервале величин: d_c/d_ст=1,1÷1,7.

К кожуху 23 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 32, а к крепежному элементу 28 кольцевого объемного резонатора 29 с резонаторным стержнем 27 соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 33 таким образом, что выходные сечениявнешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора 29.

Акустическая форсунка работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по патрубку 18 в полость 22, затем через дроссельные отверстия 21 обоймы 20 в кольцевое дроссельное отверстие 26 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 27, и затем встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 29. В результате прохождения резонатора 29 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 17 в полость 30, образованную кожухом 23 и внешней поверхностью сопла 25, откуда она попадает на дроссельные отверстия 24 в торце кожуха 23 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 25. 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.

Сушилка для растворов и суспензий работает следующим образом.

Теплоноситель движется сверху вниз со скоростью в свободном сечении от 0,5 до 1,5 м/с. При этом наиболее горячий теплоноситель взаимодействует с наиболее сырым продуктом и температура теплоносителя может быть близка к температуре плавления (разложения) высушиваемого материала. Через форсунку 2 подается высушиваемый материал, который распыляется под действием топочных газов с температурой до 900°C. Основное количество влаги удаляется при постоянной скорости сушки, что предохраняет материал от термического разложения. Образующиеся в процессе подсушки гранулы материала падают на газораспределительную решетку 3 и досушиваются в кипящем слое, создаваемом теплоносителем, поступающим в нижнюю часть корпуса под решетку 3 с температурой до 200°C. Этот поток теплоносителя поступает через нижнюю часть корпуса 11, отделенную от конической части 10 корпуса 1 газораспределительной решеткой 3 посредством стакана с перфорированным дном 12, через которое поступает теплоноситель с температурой до 200°C.