Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТ ДЛЯ БЕЗУНОСНОЙ СУШКИ

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 аппарат для безуносной сушки во взвешенном состоянии по патенту РФ №2328677, содержащий загрузочный устройство влажного материала, сушильную камеру, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта за счет сравнительно невысокой степени его распыла.

Задача изобретения- повышение производительности сушки.

Технический результат - аппарат обеспечивает существенное снижение выброса частиц.

Это достигается тем, что в аппарате для безуносной сушки, содержащим загрузочное устройство влажного материала, сушильную камеру, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха, причем сушильная камера содержит цилиндрический корпус, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, причем материал обечайки выполнен на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, а удаление сухого продукта производится из бункера через шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, соединенный посредством вала с приводом, расположенным на крышке. Подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими распылителями, равномерно расположенными по всему сечению обечайки. Теплоноситель через пространство под верхней крышкой покидает аппарат. Распылитель (форсунка) исходного продукта состоит из цилиндрического корпуса со штуцером, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и, имеющим цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, в нижней части цилиндрического отверстия закреплен полый конический завихритель, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности цилиндрического отверстия, при этом на внешней поверхности полого конического завихрителя выполнена сквозная винтовая нарезка, а к корпусу, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса, и выполненный в виде сплошного диска, при этом диск распылителя образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность является кривая линия n-го порядка, а вторая - плоскость, или диск распылителя образован двумя конгруэнтными и эквидистантными поверхностями n-го порядка, а спицы, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу, по форме выполнены прямыми или изогнутыми.

На фиг. 1 приведена схема аппарата, на фиг. 2 - схема распылителя.

Аппарат для безуносной сушки во взвешенном состоянии содержит цилиндрический корпус 1, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку 2, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки. Материал обечайки 2 выполнен на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа. Исходный продукт подается через патрубок 10 в распылитель 6.

Размеры кольцевого пространства определяются производительностью сушильной установки и количественными характеристиками исходного дисперсного материала, например, размерами и формой частиц, гранулометрическим составом, плотностью, структурными свойствами и т.п. Удаление сухого продукта производится из бункера 7 через шлюзовой затвор 8. Для удаления сушильного агента из обечайки 2 предусмотрен вращающийся в кольцевом зазоре 9 полый пористый цилиндр 3, соединенный посредством вала 4 с приводом (на чертеже не показано), расположенным на крышке 5. Полый пористый цилиндр 3 выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45%.

В зависимости от производительности камеры в промышленных условиях подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими распылителями 6, равномерно расположенными по всему сечению обечайки 2.

Теплоноситель через пространство под верхней крышкой 5 покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка (на чертеже не показано) для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки (на чертеже не показано). Оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются: уровень звукового давления в диапазоне 145…150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 900…1100 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,0…2 с.

Распылитель 6 исходного продукта (фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 11 со штуцером 12, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и, имеющим цилиндрическое отверстие 13 для подвода жидкости, соединенное с диффузором 14, осесимметричным корпусу и штуцеру. В нижней части цилиндрического отверстия 13 для подвода жидкости закреплен полый конический завихритель 17, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 18, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке цилиндрического отверстия 13 (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности. На внешней поверхности полого конического завихрителя 17 выполнена сквозная винтовая нарезка 19.

К корпусу 11, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц 16 подсоединен распылитель 15, расположенный перпендикулярно оси корпуса, и выполненный в виде сплошного диска. Диск распылителя 15 образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора 14, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность является кривая линия n-го порядка, например эллиптическая, параболическая и др., а вторая - плоскость.

Спицы 16, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу, расположены радиально по отношению к оси корпуса, и по форме могут быть выполнены прямыми и изогнутыми (на чертеже не показано), причем к корпусу они крепятся посредством винтов, а к диску -либо с помощью разьемного соединения, например резьбового, либо неразъемного, например контактной сваркой.

Диск распылителя может быть образован двумя конгруэнтными и эквидистантными поверхностями n-го порядка, при этом распылитель форсунки может быть выполнен из твердых материалов, например карбида вольфрама.

Форсунка с распылительным диском работает следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость цилиндрического отверстия 13 для подвода жидкости корпуса 11 форсунки, а затем в нижнюю часть отверстия 13, и через конический завихритель 17, выходит наружу, в распылитель 15, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный поток выходит из форсунки с широким факелом распыляющейся жидкости (раствора).

Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.

Аппарат для безуносной сушки во взвешенном состоянии работает следующим образом.

Сушильный агент с заданной температурой и влажностью поступает в свободное пространство между стенками корпуса 1 и обечайки 2. Под действием давления, создаваемого, например, вентилятором, сушильный агент проникает через поры стенок обечайки внутрь ее, здесь происходит тепломассообмен между газом и каплями или частицами, непрерывно подаваемыми через распылитель 6. Оседание капель или частиц на стенки обечайки предотвращается путем организованного отдува их от стенок сушильным агентом, поступающим через поры. Отработанный теплоноситель проходит через поры вращающегося полого пористого цилиндра 3, а частицы, приблизившиеся к поверхности цилиндра, попадают во вращающийся пограничный слой, формирующийся у его поверхности, и под действием центробежных сил отбрасываются снова в объем обечайки и выводятся из аппарата. Отделившийся от частиц теплоноситель через пространство под верхней крышкой 5 покидает аппарат.

Предложенный аппарат обеспечивает существенное снижение выброса частиц.