Установка для термообработки комкующихся материалов

 

Изобретение относится к технике сушки и может быть использовано преимущественно в масложировой промышленности для термообработки - сушки - опушенных семян хлопчатника, а также других зернисто-волокнистых материалов. Цель изобретения - повышение качества и интенсификации теплообмена путем o6ecj печения устойчивой оптимальной гидродинамической ситуации в камере при одновременном упрощении конструкции. Аппарат содержит цилиндрическую камеру, газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, патрубок ввода дополнительного теплоносителя, подключенный к камере посредством сопл. Дополнительно предлагаемый аппарат имеет наружную рубашку для ввода дополнительного теплоносителя и сопла, выполненные в виде щелевидных отверстий, расположенных под углом 120° друг относительно друга, и имеющие направляющие пластинчатые элементы, высота пластинчатого элемента равна высоте щелевидного выреза и угол между направляющими пластинчатыми элементами и касательной, проведенной к корпусу аппарата в месте расположения щелевидного выреза, составляет 40-50° при отношении высоты щелевидного выреза к диаметру Н .3-1,1 и ширине щели 0,001-0,008 м. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOtVlÓ CBNPETEJlbC7BY

k к

I (21) 4824622/13 (22) 14.05.90 (46) 15.03.92.Бюл. М 10 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.Р,Бируни (72) Х.С.Нурмухамедов, С.К.Нигмаджанов, З.Салимов, А.Сагитов и П.В.Классен (53) 66.047.751 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1183799, кл. F 26 В 17/10; 1983, Авторское свидетельство СССР

М1200100, кл. F 26 В 17/10.

Авторское свидетельство СССР

К 1105340, кл. F 26 В 17/10, 1973. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ

КОМКУЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технике сушки и может быть использовано преимущественно в масложировой промышленности для термообработки — сушки — опушенных семян хлопчатника, а также других зернисто-волокнистых материалов. Цель изобретения — повышение качества и интенсификации теплообмена путем обес

Изобретение относится к технике псевдоожижения и может быть использовано в маслодобывающей промышленности при сушке зернисто-волокнистого материала, в частности семян хлопчатника.

Известна сушилка с псевдоожиженным слоем, содержащая сушильную камеру с патрубками ввода и вывода теплоносителя и высушиваемого материала, газораспределительную решетку и размещенные над ней

„„5U< 1719834 А1 (sl)5 F 26 В 17/10, С-11 В 1/10 печения устойчивой оптимальной гидродинамической ситуации в камере приодновременном упрощении конструкции. Аппарат содержит цилиндрическую камеру, газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, патрубок ввода дополнительного теплоносителя, подключенный к камере посредством сопл.

Дополнительно предлагаемый аппарат имеет нар ужную рубашку для ввода дополнительного теплоносителя и сопла, выполненные в виде щелевидных отверстий, расположенных под углом 120 друг относительно друга, и имеющие направляющие пластинчатые элементы, высота пластинчатого элемента равна высоте щелевидного выреза и угол между направляющими пластинчатыми элементами и касательной, проведенной к корпусу аппарата в месте расположения щелевидного выреза, составляет 40-50 при отношении высоты щелевидного выреза к диаметру Н/D=0,3-1,1 и ширине щели 0,001 — 0,008 м. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Од вертикальные перегородки, причем перего н родки выполнены в .виде коробов подачи дополнительного теплоносителя с соплами 4 в стенках, наклоненными в сторону движения высушиваемого материала. Патрубок ввода материала расположен между средними перегородками на торцовой стенке сушильной камеры, а патрубки вывода— между крайними перегородками и боковыми стенками на ее противоположной торцоsoA стенке.

1719834

При работе сушилки теплоноситель подается в нее через патрубки ввода. Через загрузочный патрубок подается высушиваемый материал, который далее движется между центральными коробами в сторону выгрузки эа счет подачи дополнительного теплоносителя через наклонные отверстия в центральных коробах, Сушка осуществляется во время движения материала в сушилке, Дойдя до торцовой стенки корпуса, материал разворачивается на 180, разделяется на два потока и движется в обратном направлении между перегородками, выполненными в виде центральных коробов, эа счет подачи дополнительного теплоносителя через сопла, наклоненные в сторону движения высушиваемого материала. Далее материал транспортируется к разгрузочным патрубкам.

Недостатками данного устройства являются большие расходы теплоносителя, значительная металлоемкость и громоздкость конструкции.

Известна также установка для термообработки дисперсных материалов в псевдоожиженном слое, содержащая прямоугольную сушильную камеру с сужающейся нижней частью, снабженной газораспределительной решеткой, коллекторы подвода и отвода теплоносителя и параллельно расположенные вертикальные пластины. Установка дополнительно содержит поворотные сопла, размещенные над решеткой на боковых сторонах нижней части камеры, а вертикальные пластины шарнирно установлены под решеткой.

При работе установки обрабатываемый материал поступает в аппарат fio загрузочному. патрубку и образует на газораспределительной решетке взвешенный слой материала. Готовый продукт выводится через разгрузочный патрубок в бункер. Теплоноситель подают по патрубку подвода теплоносителя в газораспределительную камеру, где он проходит через взвешенный слой, и далее теплоноситель попадает в сушильную камеру через патрубок отвода теплоносителя, Вертикальные пластины обеспечивают равномерное распределение теплоносителя по всей площади газораспределительной решетки. В случае образования струйного течения теплоносителя через слой в любом месте решетки между двумя пластинами, находящимися под этой областью, увеличивается скорость движения газа и падает давление, что приводит к повороту пластин навстречу друг к другу. В результате этого уменьшается проходное сечение между решетками, а расход газа падает. Это приводит к исчезновению струй30 периферийную зону конического основания, где попадают в зону действия сопл, 10

55 ного течения в данной области, а камера в слое заполняется материалом.

Однако указанная сушилка имеет малую производительность из-за недостаточной поверхности активного контакта обрабатываемого материала с теплоносителем, Наиболее близкой к предлагаемой является установка для термообработки комкующихся материалов, содер>кащая цилиндрическую камеру с коническим основанием, имеющим газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, и патрубок ввода вторичного теплоносителя, подключенный к камере посредством сопл. Патрубок ввода вторичного теплоносителя выполнен кольцевым и расположен вокруг конического основания, при этом сопла снабжены шарнирным устройством и установлены хордалько.

При работе установки обрабатываемый материал — диацетатцеллюлоза — через шнековый питатель поступает в камеру, Первичный теплоноситель подается в камеру по патрубку,образуя ядро фонтана и увлекая за собой вверх обрабатываемый материал, Ча- . стицы сепарируются в цилиндрической части камеры, а затем опускаются в установленных хордально по отношению к основанию. Вторичный теплоноситель, поступающий в камеру через сопла, активизирует в ней гидродикамическую обстановку.

Регулирование времени пребывания материала в установке достигается изменением хордальности сопл в вертикальной плоскости.

Однако известная установка характеризуется сложностью изготовления и громоздкостью аппарата, большим расходом теплоносителя и недостаточной устойчивостью гидродинамической обстановки в аппарате.

Цель изобретения — повышение качества и интенсификации теплообмена путем обеспечения устойчивой оптимальной гидродинамической ситуации в камере при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная цель достигается TGM, что в установке для термообработки комкующихся материалов, преимущественно зернисто-волокнистого материала, в частности семян хлопчатника, содержащей цилиндрическую камеру и газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, газораспределительная решетка размещена в нижней части цилиндрической камеры, патрубок ввода

1719834 вторичного теплоносителя образован стенкой цилиндрической камеры и установленной на газораспределительной решетке- с зазором относительно стенки камеры обечайкой и кольцевой пластиной, закреплен- 5 ной по периметру верхнего участка обечайки и на цилиндрической камере, при этом каждое сопло выполнено в виде щелевидных вырезов, расположенных под углом

120 друг относительно друга, и имеет на- 10 правляющий пластинчатый элемент шириной 0,01 м, причем высота пластинчатых элементов равна высоте щели и угол а между направляющими пластинчатыми элементами и касательной, проведенной к корпусу 15 аппарата в месте расположения щели, составляет 40 — 80О. ,При этом отношение высоты щелевидного выреза к диаметру аппарата H/D=.О,31,1, ширина щели 0,001 — 0,008 м. 20

При значении угла расположения щелевидных вырезов 120 обеспечивается равномерное псевдоожижение материала. При угле а< 40 материал активизируется лишь в пристеночной части аппарата, а.при 25 а> 80 возникают застойные зоны в кристеночной части аппарата и струи не могут разрушить неподвижность слоя, так как силы сцепления между частицами больше подьемной силы, создаваемой струями.. 30

Применение для ввода вторичного теплоносителя наружной обечайки в сочетании со щелевидными вырезами в стенке камеры аппарата с направляющими пластинчатыми элементами в предлагаемом устройстве 35 вместо кольцевого патрубка с цилиндрическими соплами, снабженными шарнирным устройством, позволяет значительно упростить конструкцию и облегчить ее изготовление, т.е. повышается технологичность 40 устройства.

В известной установке струи через сопла подаются в предварительно псевдоожиженный слой (число псевдоожижения

K 1,8 — 2,0) для интенсификации перемеши- 45 вания слоя зернистых материалов, Соответственно увеличивается расход теплоносителя (значение К =2,5-3,5) при умеренной интенсификации пе! емешивания слоя. Кроме того, введение струи через 50 цилиндрические сопла дает эффект для сыпучих материалов, а для зернисто-волокнистых материалов такая конструкция менее эффективна, так как силы сцепления между частицами очень велики и вводструи вслой 55 через цилиндрические сопла вызывает каналообразование.

В известном устройстве вторичный теплоноситель с точки зрения гидродинамики выполняет лишь гомогенизирующую функцию, предотвращая образование застойных зон, а в предлагаемом устройстве он способствует в основном, псевдоожижению материала. Это обеспечивается расположением щелевйдных вырезов у основания аппарата. Ввод струй через щелевидные вырезы (сопла) в нижнюю часть аппарата значительно активизирует гидродинамическую обстановку в аппарате, позволяет псевдоожижать слой зернисто-волокнистого материала при числах псевдоожижения, меньших или равных

1.

Оптимальное отношение высоты щелевидного выреза к диаметру аппарата

НИ=0,3-1,1. При Н/D<0,3 струя воздуха не в состоянии эффективно перемешивать слой материала..

Выбор ширины щели в диапазоне

0,001 — 0,008 м обусловлен тем, что при меньшей ширине струя не оказывает ощутимого воздействия на слой, а при большей при прочих равных условиях падает скорость теплоносителя, подаваемого через щели, а следовательно, сокращается эффективность воздействия струй, при загрузке аппарата возрастает опасность провала семян хлопчатника в щели.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.

3 — узел! на фиг. 2.

Установка для термообработки состоит из корпуса, выполненного в виде цилиндрической камеры 1, газораспределительной решетки 2, патрубка 3 ввода вторичного теплоносителя, образованного обечайкой 4, кольцевой пластиной 5 и стенкой камеры 6, щелевидных вырезов — сопел 7, направляющих пластинчатых элементов 8 и патрубка 9 ввода первичного теплоносителя.

Установка работает следующим образом.

Высушиваемый материал укладывают на газораспределительную решетку 2. Снизу подают основной поток первичного теплоносителя, а вторичный теплоноситель поступает через патрубок 3 в зазор между обечайкой и стенкой камеры, откуда нагнетается в слой материала через щелевидные вырезы 7 с направляющими пластинчатыми элементами 8, которые предварительно устанавливают на необходимый угол.

Опыты проводили на экспериментальной установке с корпусом, выполненным иэ оргстекла для обеспечения возможности визуального наблюдения за структурой слоя.

Пример 1. На газораспределительную решетку аппарата укладывают слой семян хлопчатника опушенностью 6% с начальной

1719834 высотой слоя 0,1 м, высота щели 0,1 м, что соответствует НИ=0,7, ширина щели 0,003 м. Угол а= 38О. Через газораспределительную решетку подают основной поток теплоносителя, а через щелевидные вырезы — 5 дополнительный. Количество щелевидных вырезов п=3, расход теплоносителя 186 м /ч. Живое сечение решетки составляет

6,52Д. Отмечается псевдоожижение преимущественно в пристеночной части аппа- 10 рата. Порозность слоя меняется от я =0,4 в начальном состоянии до я 0,64 при активном псевдоожижении. Параметр =Нслоя/Нослоя достигает значения 1,7.

Пример 2. Условия проведения опыта 15 аналогичны условиям примера 1; Угол а=45 . Наблюдается равномерное псевдоожижение. Порозность достигает значения 0,7, параметр В=2,35 при активном псевдоожижении. 20

Пример 3, Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1, Угол a=

=52 . Наблюдается активизация псевдоожижения в основном в центральной части аппарата, в пристеночной части аппарата 25 наблюдаются застойные зоны, я=0,66, R=2,0.

Пример 4. Условия проведения опыта аналогичны условия примера 1. Угол а =45О.

Ширина щели 0,0008 м, Струя воздуха не в 30 состоянии способствовать активному псевдоожижению из-за малой ширины щелевидного выреза, е =0,6, R=1,63.

Пример 5. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол 35 а =45 . Ширина щелевидного выреза 0,01 м.

Скорость струи падает, в результате затрудняется интенсивное перемешивание слоя, е = 0,63, R=1,68.

Пример 6. Условия проведения опыта 40 аналогичны условиям примера 1. Угол а=45 . Ширина щели 0,004 м. Наблюдается активное псевдоожижение, равномерная гидродинамическая обстановка, о = 0,71;

R-=2,37. 45

Пример 7. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а=45О. Параметр Н/Р=0,2. Из-за малой высоты щелевидного выреза слой семян хлопчатника ожижается неравномерно, 0,59, 50

В=1,6.

Пример 8, Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а =45О. Н/D=1,2. 8следствие того, что высота щелевидного выреза больше высоты 55 слоя, поток воздуха, подаваемый через щели, проскакивает в основном над слоем и не способствует активизации псевдоожижения, с=0.52, В=1,5.

Пример 9. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а-445О. Количество щелей п=2. При любом расположении щелевидного выреза не достигается равномерное псевдоожижение, 8=0,57, R=1,6.

Пример 10. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол

a=45 . Количество щелевидных вырезов и-4. В этом случае при прочих равных условиях падает скорость струи, что снижает эффективность ее воздействия на слой материала, с=0,6, 8=1,62.

Формула изобретения

1. Установка для термообработки комкующихся материалов, преимущественно зернисто-волокнистых, включающая цилиндрическую камеру с расположенной в ней газораспределительной решеткой с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, патрубок. ввода вторичного теплоносителя, имеющий кольцевую форму и подключенный в камере посредством сопл, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества и интенсификации процесса теплообмена путем обеспечения устойчивости оптимальной гидродинамической ситуации в камере при одновременном упрощении конструкции, газораспределительная решетка размещена в нижней части цилиндрической камеры, патрубок ввода вторичного теплоносителя образован стенкой цилиндрической камеры и установленной на газораспределительной решетке с зазором относительно стенки камеры обечайки и кольцевой пластиной, закрепленной по периметру верхнего участка обечайки и на цилиндрической камере, при этом каждое сопло образовано щелевидным вырезом, выполненным B стенке цилиндрической камеры, и закрепленным в последней наклонно перед каждым щелевидным вырезом направляющим пластинчатым элементом, 2. Установка пои. 1, отл ич а ю ща яся тем, что щелевидные вырезы размещены под углом 120 относительно друг друга и выполнены такими, что отношение высоты каждого из них к диаметру цилиндрической камеры составляет 0,3 — 1,1, а ширина щели

0,01-0,008 м.

3. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что каждый наклонный направляющий пластинчатый элемент расположен так, что угол наклона его к касательной, проведенной к цилиндрической камере в точке размещения щелевидного выреза, составляет

40-800.

1719834

A — 
Составитель А.Баранов

Техред M. Моргентал Корректор M.Êó÷åpÿвая

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 761 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5