Сушилка с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала
Владельцы патента RU 2338981:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU)
Изобретение относится к технике сушки, в частности к устройствам для проведения тепло- и массообменных процессов, а именно к сушке полидисперсных материалов, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промышленности. В сушилке с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала, содержащей сушильную камеру с патрубком для ввода исходного материала, разделенную на цилиндрические секции, в верхней части которых установлены цилиндроконические вставки, расположенные по оси камеры и разделяющие ее на зоны, с тангенциально установленными патрубками для подвода дополнительного потока сушильного агента и патрубком для подачи основного потока сушильного агента, выполненным по оси камеры в ее нижней части, с окнами для вывода сушильного агента и готового продукта, выполненными в виде кольцевых щелей в верхней части цилиндрических секций каждой зоны, новым является то, что выгрузка готового продукта в смеси с отработанным сушильным агентом из каждой секции осуществляется через сборники, соединенные коллектором, а патрубки для подвода дополнительного потока сушильного агента тангенциально установлены в цилиндрической части цилиндроконических вставок. Изобретение должно обеспечить повышение качества высушиваемого продукта, интенсификацию процесса тепломассообмена, равномерность закручивания, упрощение выгрузки продукта, снижение сложности изготовления и монтажа конструкции, уменьшение металлоемкости сушилки. 1 ил.
Изобретение относится к технике сушки, в частности к устройствам для проведения тепло- и массообменных процессов, а именно к сушке полидисперсных материалов, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промышленности.
В настоящее время в промышленности широко используется техника сушки материала во взвешенном слое с закрученными потоками теплоносителя в качестве одного из наиболее эффективных средств интенсификации процесса сушки дисперсных материалов.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сушилка с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала, содержащая сушильную камеру с патрубком для ввода исходного материала, разделенную на цилиндрические секции, в верхней части которых установлены цилиндроконические вставки, расположенные по оси камеры и разделяющие ее на зоны, с тангенциально установленными патрубками для подвода дополнительного потока сушильного агента и патрубком для подачи основного потока сушильного агента и патрубком для вывода отработанного сушильного агента, выполненным по оси камеры в ее нижней части, патрубками для вывода отработанного сушильного агента, расположенными на крышке, решетка предназначена для предотвращения попадания частиц материала в воздуховод, в крышке предусмотрены патрубки для вывода отработанного сушильного агента, камеры для выгрузки сухого продукта, сушильная камера состоит из цилиндрических секций, в верхней части которых выполнены окна для вывода материала и отработанного сушильного агента, представляющие собой кольцевые щели, геометрия и количество которых зависит от гидродинамических свойств и размеров частиц обрабатываемого материала [патент №2182297, Бюл. №13, публ. 10.05.2002, F26B 17/10].
Однако более детальный анализ конструкции и принципа действия известной конструкции сушилки показал, что при проектировании и изготовлении ее нецелесообразно использовать представленную камеру для выгрузки готового продукта, так как, например, при диаметре сушильной камеры 1500 мм диаметр камеры выгрузки составит 3500 мм, также на дополнительных тангенциальных патрубках в камере выгрузки может накапливаться готовый продукт, что при больших температурах теплоносителя может привести к его возгоранию.
Следовательно, известная конструкция имеет ряд существенных недостатков:
- не позволяет обеспечить получение высушиваемого материала высокого качества из-за накапливания его на дополнительных тангенциальных патрубках к камере выгрузки, что приводит к локальному перегреву продукта;
- большая металлоемкость конструкции;
- трудность выгрузки готового продукта;
- неравномерность закручивания тангенциально подводимого дополнительного потока сушильного агента;
- сложность изготовления и монтажа сушилки.
Технической задачей изобретения является повышение качества высушиваемого продукта, интенсификация процесса тепломассообмена, обеспечение равномерности закручивания, упрощение выгрузки продукта, снижение сложности изготовления и монтажа конструкции, уменьшение металлоемкости сушилки. Поставленная задача достигается тем, что в сушилке с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала, содержащей сушильную камеру с патрубком для ввода исходного материала, разделенную на цилиндрические секции, в верхней части которых установлены цилиндроконические вставки, расположенные по оси камеры и разделяющие ее на зоны, с тангенциально установленными патрубками для подвода дополнительного потока сушильного агента и патрубком для подачи основного потока сушильного агента, выполненным по оси камеры в ее нижней части, с окнами для вывода сушильного агента и готового продукта, выполненными в виде кольцевых щелей в верхней части цилиндрических секций каждой зоны, новым является то, что выгрузка готового продукта в смеси с отработанным сушильным агентом из каждой секции осуществляется через сборники, соединенные коллектором, а патрубки для подвода дополнительного потока сушильного агента тангенциально установлены в цилиндрической части цилиндроконических вставок.
Технический результат заключается в повышении качества высушиваемого продукта, интенсификации процесса тепломассообмена, обеспечении равномерности закручивания, упрощении выгрузки продукта, снижении сложности изготовления и монтажа конструкции, уменьшении металлоемкости сушилки.
На чертеже изображена предлагаемая сушилка.
Сушилка состоит из сушильной камеры 1 с патрубком 2 для ввода исходного материала, разделенной на три секции 3, сборников 4 и коллектора 5 для выгрузки готового продукта. По оси сушилки в верхней части цилиндрических секций 3 установлены цилиндроконические вставки 6, разделяющие сушильную камеру на зоны. В цилиндрической части каждой цилиндроконической вставки тангенциально установлен патрубок 7 для подвода дополнительного потока сушильного агента. Подача основного потока сушильного агента осуществляется через патрубок 8. Решетка 9 предназначена для предотвращения попадания частиц материала в воздуховод. В верхней части цилиндрических секции 3 выполнены окна 10 для вывода материала и отработанного сушильного агента, представляющие собой две щели, геометрия которых зависит от гидродинамических свойств и размеров частиц обрабатываемого материала. Такая конструкция сушильной камеры является универсальной, т.к. при необходимости она позволяет увеличивать (уменьшать) количество рабочих зон сушилки и их рабочий объем, устанавливать заранее изготовленные цилиндроконические вставки в зависимости от свойств обрабатываемого полидисперсного материала и режимов его обработки.
Траектории закрученных потоков, образованные тангенциальным вводом дополнительного потока сушильного агента, показаны линиями 11, направление перемещения материала в зонах I, II, III сушилки - линиями 12.
Сушилка работает следующим образом.
Высушиваемый материал подается через патрубок 2 в сушильную камеру, где происходит пофракционное распределение материала по зонам сушилки (высоте камеры), которое обусловлено различной скоростью витания частиц материала в зависимости от их размера, плотности, влажности и других менее значительных факторов, а также за счет различной гидродинамической обстановки в зонах I, II и III сушилки, достигаемой в результате подачи дополнительного потока сушильного агента, подаваемого через патрубки 7.
По мере распределения материала по высоте камеры в зоне I сушилки удаляются частицы материала с небольшой массой и размерами, в зоне II - частицы материала со средней массой и размерами частиц, а в зоне III - частицы материала с максимальной массой и сравнительно большими размерами.
В зоне III сушилки частицы материала подхватываются основным и дополнительным потоками сушильного агента, подаваемыми через патрубки 8 и 7 соответственно. Для зоны II поток сушильного агента складывается из отработанного сушильного агента зоны III и дополнительного потока через патрубок 7, а для зоны I - сушильного агента из зоны II и дополнительного потока через патрубок 7. Процесс сушки продолжается в активном гидродинамическом режиме.
В ядре потока зон I, II, III осуществляется фонтанирование слоя материала, при этом за счет установки патрубков 7 в цилиндрической части цилиндроконических вставок ядро фонтана вращается вокруг вертикальной оси сушилки, совпадая с направлением движения дополнительного тангенциального потока, и этим самым достигается равномерное тангенциальное закручивание. По мере высыхания частицы высушенного продукта захватываются тангенциальным потоком сушильного агента и уносятся через разгрузочные окна 10 в сборник 4 и далее в коллектор 5. Такая организация выгрузки готового продукта позволяет устранить локальный перегрев продукта в зоне выгрузки, так как продукт не имеет возможности скапливаться на дополнительных тангенциальных патрубках.
Таким образом, предлагаемая сушилка с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала имеет следующие преимущества:
- позволяет получить готовый продукт более высокого качества за счет исключения контакта готового продукта и тангенциальных воздуховодов;
- организация выгрузки готового продукта через сборники в коллектор облегчает процесс выгрузки и сбора готового продукта, позволяет повысить качество готового продукта за счет исключения его контакта с поверхностью тангенциальных патрубков, упрощает процессы изготовления и монтажа сушилки, а также позволяет снизить металлоемкость конструкции;
- установка тангенциальных патрубков в цилиндрической части цилиндроконических вставок позволяет получить равномерность тангенциального закручивания дополнительным потоком сушильного агента, а это, в свою очередь, позволит значительно повысить качество высушиваемого материала путем регулирования времени пребывания материала в сушильной камере, варьируя расходом дополнительного потока сушильного агента;
- предлагаемая сушилка является универсальной, то есть она может использоваться во всех отраслях промышленности, где необходима сушка полидисперсных материалов по фракциям.
Сушилка с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала, содержащая сушильную камеру с патрубком для ввода исходного материала, разделенную на цилиндрические секции, в верхней части которых установлены цилиндроконические вставки, расположенные по оси камеры и разделяющие ее на зоны, с тангенциально установленными патрубками для подвода дополнительного потока сушильного агента и патрубком для подачи основного потока сушильного агента, выполненным по оси камеры в ее нижней части, с окнами для вывода сушильного агента и готового продукта, выполненными в виде кольцевых щелей в верхней части цилиндрических секций каждой зоны, отличающаяся тем, что выгрузка готового продукта в смеси с отработанным сушильным агентом из каждой секции осуществляется через сборники, соединенные коллектором, а патрубки для подвода дополнительного потока сушильного агента тангенциально установлены в цилиндрической части цилиндроконических вставок.
