Аппарат для безуносной сушки
Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Аппарат для безуносной сушки содержит сушильную камеру с распылителями влажного материала или раствора, вентилятор и систему очистки отработанного сушильного агента, причем сушильная камера снабжена цилиндрическим корпусом, коаксиально расположенной в нем пористой обечайкой, образующей свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, при этом материал обечайки выполнен на основе алюминесодержащих 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 через устройство для выгрузки - через бункер и шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, соединенный посредством вала с приводом, расположенным на крышке, причем пористый цилиндр выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30...45%, при этом подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими распылителями, равномерно расположенными по всему сечению обечайки, а сушильный агент через пространство под верхней крышкой покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в 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, а распылители выполнены в виде акустических форсунок, содержащей резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора. Технический результат - повышение производительности сушки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
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 а.с. СССР №553424, F26B 17/10, 1975 г., содержащий загрузочной устройство влажного материала, сушильную камеру, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в аппарате для безуносной сушки, содержащем сушильную камеру с распылителями влажного материала или раствора, вентилятор и систему очистки отработанного сушильного агента, сушильная камера содержит цилиндрический корпус, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, отличающийся тем, что материал обечайки выполнен на основе алюминесодержащих 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 через устройство для выгрузки - через бункер и шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, соединенный посредством вала с приводом, расположенным на крышке, причем пористый цилиндр выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30...45%, при этом подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими распылителями, равномерно расположенными по всему сечению обечайки, а сушильный агент через пространство под верхней крышкой покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в 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, а распылители выполнены в виде акустических форсунок, содержащей резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.
На фиг.1 приведена схема аппарата, на фиг.2 - общий вид пневматической акустической форсунки.
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 алюминесодержащих 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.
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 качестве распылителя используется акустическая форсунка 6 (фиг.2), содержащая полый корпус 10 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями, с размещенным в нем резонатором 18 и полостью 14 для распыляющего агента, поступающего через штуцер 12 в коллектор 11, связанный через отверстия 13 с полостью 14, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.
На полом цилиндрическом стержне 16, жестко связанном с корпусом 10, установлена распределительная головка 26 для подачи исходного раствора через штуцер 15, при этом между стержнем 16 и корпусом 10 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 14, имеется кольцевой зазор 17. Резонатор 18 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 10, обращенной к распределительной головке 26, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 19 с зазором 17 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 10 и стержнем 16 распределительной головки 26. В сечении, перпендикулярном оси стержня 16, зазор 17 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 26 выполнена в виде корпуса 23 с крышкой 22 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 26 расположен коллектор 24 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 27, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 16 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 22 и корпусе 23 распределительной головки 26, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 16 каналами 21 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 21 расположен на конической поверхности крышки 22 распределительной головки 26, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.
Резонатор 18 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 16 распределительной головки 26, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 19 с кольцевым зазором 17 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 10 и стержнем 16 распределительной головки 26. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 16 распределительной головки 26, и образованного в ее крышке 22 посредством пластины 20, жестко прикрепленной к стержню 16, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 22, по крайней мере, тремя крепежными элементами 28 с образованием радиального кольцевого зазора.
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.
Сушильный агент 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.
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 форсунки 6. Оседание капель или частиц на стенки обечайки предотвращается путем организованного отдува их от стенок сушильным агентом, поступающим через поры. Отработанный сушильный агент 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 сушильный агент через пространство под верхней крышкой 5 покидает аппарат. Акустическая форсунка для распыления жидкостей работает следующим образом.
Распыляющий агент, например воздух, подается по штуцеру 12 в коллектор 11, связанный через отверстия 13 с полостью 14, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 14 воздух направляется в кольцевой зазор 17 между стержнем 16 и корпусом 10, где встречает на своем пути резонатор 18, выполненный, например, в виде сферической полости, соединенной с зазором 17 посредством калиброванного отверстия 19. В результате прохождения резонатора 18 распыляющим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыляющего агента способствуют более тонкому распылению раствора, подаваемого в распределительную головку 26 через полый стержень 16, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыляющего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 18. Эта пленка 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 крышки 22 распределительной головки 26.
Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы очистки: полнота заполнения живого сечения воздуховода водяным туманом; продолжительность контакта воды и воздуха; плотность водяного тумана. Акустические форсунки 6, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6...0,8 м/мин и воды 1,5...2,2 л/мин. Создаваемый им водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды - 1,5 атм; сжатого воздуха - 1,5...2 атм (0,15...0,2 МПа). Сжатый воздух подается по центральному каналу, а вода - по кольцевому каналу. С помощью акустических форсунок 6 достигаются высокие степень дробления воды, плотность частиц в факеле водяного тумана и стабильность работы. Одним из наиболее эффективных способов исключения попадания вредных выбросов в окружающую среду является применение замкнутых циклов газового агента при сушке различных материалов.
Предложенный аппарат обеспечивает существенное снижение выброса частиц.
1. Аппарат для безуносной сушки, содержащий сушильную камеру с распылителями влажного материала или раствора, вентилятор и систему очистки отработанного сушильного агента, причем сушильная камера содержит цилиндрический корпус, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, отличающийся тем, что материал обечайки выполнен на основе алюминесодержащих 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 через устройство для выгрузки - через бункер и шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, соединенный посредством вала с приводом, расположенным на крышке, причем пористый цилиндр выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30...45%, при этом подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими распылителями, равномерно расположенными по всему сечению обечайки, а сушильный агент через пространство под верхней крышкой покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в 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, а распылители выполнены в виде акустических форсунок, содержащих резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что ось тороидальной полости резонатора расположена соосно стержню распределительной головки, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки.
3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что канал для выхода раствора представляет собой радиальный кольцевой зазор, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси стержня распределительной головки, и образованный в ее крышке посредством пластины, жестко прикрепленной к стержню, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой, по крайней мере, тремя крепежными элементами с образованием радиального кольцевого зазора.
