Результат интеллектуальной деятельности: ВИХРЕВАЯ ИСПАРИТЕЛЬНО-СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА

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 и газоподводящие и отводящие трубопроводы, 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, содержащей размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры и газоподводящие и отводящие трубопроводы, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен вращающийся ороситель с форсунками, каждая из которых содержит корпус, штуцер и соосно расположенную вставку-завихритель с внешней винтообразной нарезкой и расширяющимся коническим отверстием внутри, причем в штуцере выполнено входное цилиндрическое отверстие, соединенное с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, а в нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу сопло, которое выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю диффузором, первая ступень диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия, выполненного внутри вставки-завихрителя, которая выполнена из износостойкого материала, а вторая ступень диффузора является продолжением его первой ступени, при этом на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка, причем коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени диффузора выполнена перфорированной, а в нижней части корпуса форсунки, соосно ему закреплена цилиндрическая обечайка, на которой установлен рассекатель потока, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень и опирающегося в нижней части на упор, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню.

На фиг. 1 показана вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой, на фиг. 2 - общий вид оросителя в виде форсунки, на фиг. 3-6 - варианты выполнения инертной насадки 4.

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 инертной 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 и соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части штуцера 18 с входным цилиндрическим отверстием 19, соединенным с диффузором 20, выполненным осесимметрично в корпусе 17. В нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу 17 сопло 21. Сопло 21 выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю 22 диффузором, при этом первая ступень 26 диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия 23, выполненного внутри вставки-завихрителя 22, а вторая ступень 27 диффузора является продолжением его первой ступени 26, причем на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка (на чертеже на показано).

Вставка-завихритель 22 расположена в центральном цилиндрическом отверстии 24 корпуса 17 и имеет внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 25, а внутри вставки-завихрителя 22 соосно выполнено расширяющееся коническое отверстие 23 для подвода жидкости из цилиндрического отверстия 19, выполненного в штуцере 18. Вставка-завихритель 22 фиксируется в нижней части корпуса 17 посредством сопла 21. Вставка-завихритель 22 выполнена из износостойкого материала. Коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени 27 диффузора выполнена перфорированной.

Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом.

Жидкость в корпус 17 поступает через канал 19 подвода жидкости в штуцере 18, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 24. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах 25 вставки-завихрителя 22 и одновременно движется в осевом направлении по расширяющемуся коническому отверстию 23. В камере смешения сопла 21, образованной первой ступенью 260 двухступенчатого диффузора, происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы, а вторая ступень 27 диффузора с винтообразной нарезкой внутри ее усиливает эффект распыливания жидкости.

Такой поток жидкости на выходе из сопла 21 хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 21.

В нижней части корпуса 17, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка 28, на которой установлен рассекатель потока 29, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней 30 и 31, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень 32, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса 34 с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень 32 и опирающегося в нижней части на упор 33, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню 32.

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.

Возможно выполнение инертной насадки 4 (фиг. 3) 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 инертной насадки 4 (фиг. 4) в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

Возможно выполнение инертной насадки 4 (фиг. 5) в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей.

Возможно выполнение инертной насадки 4 (фиг. 6) 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.