УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМ-ОСЦИЛИРУЮЩЕЙ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ, СЫПУЧИХ И КОМКУЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к технике сушки термо- и ксеролабильных дисперсных, сыпучих и комкующихся материалов и может быть использовано в строительной, химико-фармацевтической, микробиологической, и других отраслях промышленности.
Известно устройство для сушки дисперсных материалов по авторскому свидетельству №1211550, от 13.07.1984 г., включающее сушильную камеру с профильными ножами, вакуумный ресивер и быстродействующие клапаны. Недостатком данного устройства является большие тепловые потери.
Известна вакуумная сушилка для сыпучих и комкующихся материалов, содержащая сушильную камеру с рубашкой и газораспределительной решеткой, соосно установленные измельчающие элементы, выполненные в виде ячеистых решеток с уменьшающимися снизу вверх размером ячеек, ресивер с вакуумной системой, авторское свидетельство №1460562, дата приоритета 30 июня 1987 года.
Недостатком данного устройства является неравномерность потока газообразного сушильного агента. Возможен отрыв пограничного слоя от стен камеры, что влияет на качество высушиваемого материала.
Наиболее близким является вакуумная сушилка для термо- и ксеролабильных сыпучих и комкующихся материалов, содержащая коническую камеру с расположенной в ее нижней части газораспределительной решеткой, измельчающие элементы, установленные по оси над газораспределительной решеткой, и клапаны сброса давления и вакуума. В нижней части камеры распределительной решетки присоединено выходной частью сопло Лаваля (патент RU 2384799, опубликован 20.03.2010 бюллетень №8).
Полезная модель направлена на повышение эффективности процесса сушки дисперсных, сыпучих, комкующихся строительных материалов и снижение энергозатрат.
Результат достигается тем, что в устройстве для вакуумной сушки дисперсных, сыпучих и комкующихся материалов содержащем обогреваемую коническую камеру, с расположенной в ее нижней части газораспределительной решеткой, установленным в нижней части корпуса соплом Лаваля, измельчающие элементы, установленные по оси над газораспределительной решеткой, согласно полезной модели оно снабжено рекуперационным теплообменником, внешняя поверхность конической камеры, подведенные и отведенные воздуховоды защищены слоем теплоизоляции, при этом на входе и на выходе устройства установлены датчики давления, относительной влажности воздуха и температуры, в сушильной камере установлены датчики температуры воздуха и температуры высушиваемого материала, датчики подключены к универсальному измерителю- регулятору и посредством преобразователя интерфейса подключены к ЭВМ.
Устройство представлено на чертеже. На фиг. 1 схематически представлен общий вид сушильной установки, на фиг. 2 - вид устройства сбоку.
Установка состоит из четырех систем: система нагрева воздуха для сушильной установки, собственно самой камеры сушки материала, системы рекуперации теплоты нагреваемого воздуха и системы автоматического регулирования процесса сушки. Экспериментальная установка подачи греющего агента для сушильной установки собрана в единую конструкцию, элементы которой присоединены друг к другу и крепятся с помощью приваренных уголков и болтов на металлической раме, на которой также размещаются все необходимые для ее работы узлы и агрегаты.
Устройство включает сушильную камеру с водяной рубашкой 1, где происходит сушка загруженного материала в различных режимах псевдоожижения, выполненная конической формы. Камера имеет смотровые окна 2 для визуального наблюдения за процессом. В верхней части камеры 1 располагается загрузочный люк 3, в нижней части находится металлическая мелкодисперсная сетка 4, которая удерживает сыпучий или дисперсный материал в процессе его сушки и обратный клапан 5 регулируемый специальной отсекающей задвижкой 6. Сушильная камера 1, имеет водяную рубашку, служащую для прогрева и дополнительного подвода теплоты к материалу. Рубашка теплоизолирована и исключает потерю теплоты через стенки сушильной камеры 1. Устройство для сушки имеет слой пенополиуретановой теплоизоляции снаружи, что дополнительно минимизирует кондуктивные потери теплоты. Тем самым достигается равномерное теплораспределение в сушильной камере 1 и положительно отражается на качестве готового сухого материала. Разгрузка осуществляется с помощью крышки люка выгрузки 7. Для подогрева водяной рубашки используется электрогенератор мощностью 2,5 кВт 8, который осуществляет нагрев теплоносителя в рубашке посредством циркуляции с помощью насоса 9, предварительно отчистившись при помощи водяного фильтра 10. Открытый расширительный бак 11 предназначен для восполнения убыли объема воды в системе и при понижении ее температуры. Восполнение воды в устройстве регулируется с помощью шарового крана 12. Термометры 13 необходимы для замера температуры теплоносителя. Устройство посредством воздуховодов 14 соединено с рекуперационным теплообменником 15.
Для сушки строительного материала используют сухой нагретый теплоноситель (воздух), идущий в воздуховодах 14. Воздух отбирают вентиляторами 16 из помещения, пропускается через рекуперационный теплообменник 15, где он предварительно подогревается за счет ранее утилизируемого воздуха и подают на догрев в водовоздушный теплообменник 17. Далее воздух подают в блок распределения воздуха 18, где он проходит через слой высушиваемого материала, насыщаясь влагой. Избытки воздуха регулируют с помощью воздушного клапана 19. Влажный воздух, отработавший в камере сушки, направляют через устройство рекуперации 15. Отдавая большую часть своей теплоты «свежему» теплоносителю (воздуху) отработанный воздух далее идет на влажную или сухую отчистку, с последующим выбросом очищенного от пыли воздуха в окружающую среду. Таким образом, тепловые потери в предлагаемой сушильной установке сводятся к минимуму.
Для увеличения эффективности процесса высушиваемого материала контроль всех параметров работы сушильной установки выведен на персональный компьютер, с помощью которого осуществляется мониторинг всего процесса сушки и изменения параметров его режима работы (фиг. 2).
1
2
3
4
1
2
1
2
В процессе работы сушильной установки фиксируют температуры воздуха с помощью термопар 20 на входе в камеру сушки - t, в камере сушки - t, на выходе из камеры сушки - t, высушиваемого материала - t. Производится замер давлений воздуха на входе - p, на выходе - p, с помощью электрических датчиков давления 21, относительных влажностей воздуха на входе - v и выходе - v сушильной установки, при помощи приборов замера относительных влажностей воздуха 22. Все параметры фиксировались при помощи пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов 23, например ТРМ-138 и 24, например ТРМ-101 24. Обработанный ими сигнал через преобразователь интерфейса RS-485 25 отправлялся на персональный компьютер 26, где далее он обрабатывался с помощью программы «OWEN Process Manager». После обработки сигнал экспортировался в программу Microsoft Office Excel, где проходила окончательная обработка полученных данных и строились необходимые для дальнейших расчетов графические зависимости.
В процессе сушки материала из-за снижения его влагосодержания, уменьшалось гидравлическое сопротивление высушиваемого слоя материала. Перепад давления Δp между слоями материала фиксировался датчиками давления 21. Процесс подачи воздуха в камеру сушки контролировался векторным преобразователем частоты ПЧВ 27, который в процессе работы изменял частоту переменного тока, подаваемого на вентилятор 28 в зависимости от перепада давления воздуха, замеренного датчиками давления 21. Таким образом, количество подаваемого теплоносителя (воздуха) в камеру сушки 1 при необходимом режиме псевдоожижения, уменьшалось с уменьшением сопротивления высушиваемого слоя.
Предлагаемое устройство для вакуум-осцилирующей сушки дисперсных, сыпучих и комкующихся материалов, включающая систему нагрева воздуха для сушильной установки, камеру сушки материала, снабженную теплоизоляцией, систему рекуперации теплоты нагреваемого воздуха и систему автоматического регулирования процесса сушки позволяет повысить эффективность процесса сушки, значительно снизить энергозатраты.