КАМЕРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА МЕЖДУ ДИСПЕРГИРОВАННЫМИ ЧАСТИЦАМИ И ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДОЙ
CHAMBER FOR CONDUCTION OF HEAT-MASS EXCHANGE BETWEEN DISPERSED PARTICLES AND GASEOUS MEDIUM

Изобретение относится к устройствам для осуществления тепломассообменных процессов преимущественно сушки во взвешенном состоянии.
Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности является камера по патенту РФ №2490571, предназначенная для проведения тепломассообмена между жидкими или твердыми частицами и газообразным агентом, выполненные в виде закрытого сосуда цилиндрической формы переменного объема с пористыми стенками, и распылителями (прототип).
Однако применение цилиндрического сосуда переменного объема не позволяет в известной конструкции осуществлять тепломассообмен капель при непрерывном удалении из камеры теплоносителя, что резко ограничивает ее производительность и, соответственно, исключает возможность использования для осуществления тепломассообмена в промышленных условиях при распылительной сушке.
Технический результат - повышение производительности путем непрерывного отвода отработавшего теплоносителя.
Это достигается тем, что в камере для проведения тепломассообмена между диспергированными частицами и газообразной средой, содержащей корпус с крышкой, размещенный внутри корпуса концентрично ему сосуд с пористыми стенками, расположенные внутри сосуда форсунки и устройство для отбора отработавшего теплоносителя с пористой рабочей поверхностью, снабженное приводом, внутри сосуда закреплены решетки, между которыми насыпан слой инертного носителя, повышающий эффективность тепломассообмена, при этом для повышения эффективности работы инертного носителя к вращающемуся полому пористому цилиндру прикреплены, по крайней мере, два стержня, оси которых параллельны оси цилиндра, и находятся на одинаковом расстоянии от его оси, а к каждому из стержней под углом 45…90° прикреплены дополнительные стержни, позволяющие интенсифицировать тепломассообмен между теплоносителем и диспергированным материалом, а форсунка содержит полый цилиндрический корпус, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем вихревого потока, при этом в корпусе имеется внутренняя цилиндрическая камера, которая служит для подвода жидкости, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры завихритель, а рассекатель вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем, посередине которого расположен второй завихритель, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень в его средней части, и имеющего по краям упоры в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры полый конический завихритель, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой, при этом вершина конической поверхности полого конического завихрителя закреплена на торцевой поверхности штока.
На фиг. 1 представлена схема предложенной камеры, на фиг. 2 - схема форсунки.
В корпусе 1 коаксиально расположен сосуд 2 с пористыми стенками, образуя свободное пространство для равномерного прохождения теплоносителя в сосуд 2. Корпус 1 и сосуд 2 выполнены цилиндрическими. Подвод и отвод теплоносителя осуществляется через патрубки 3 и 4. Подача частиц или распыление жидкости в объем сосуда 2 осуществляется при помощи форсунки 5. В зависимости от производительности камеры в промышленных условиях подача твердых частиц или распыление жидкости может осуществляется несколькими распылителями (форсунками) 5, равномерно расположенными по всему сечению сосуда 2. Удаление сухого продукта осуществляется путем открытия пористого дна 6, закрепленного в нижней части сосуда 2 при помощи крышки 7. Дня удаления теплоносителя из объема сосуда 2 предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр 8 с перфорированной (пористой) решеткой 19 на нижнем торце. Цилиндр 8 соединен посредством вала 9 с приводом 10. Цилиндр 8 наполовину длины своей рабочей поверхности выведен за пределы корпуса 1, т.е. его части, размещенные внутри сосуда 2 и в полости 11 между верхней стенкой корпуса 1 и верхней крышкой 12, равны. Это позволяет уменьшить гидравлические потери при отводе теплоносителя. Удаление готового продукта осуществляется из бункера 13, соединенного с разгрузочным патрубком 14. Внутри сосуда 2 закреплены решетки 15 и 16, между которыми насыпан слой инертного носителя 20, повышающий эффективность тепломассообмена. Для повышения эффективности работы инертного носителя 20 к вращающемуся полому пористому цилиндру 8 прикреплены, по крайней мере, два стержня 17, оси которых параллельны оси цилиндра 8, и находятся на одинаковом расстоянии от его оси. К каждому из стержней 17 под углом 45…90° прикреплены дополнительные стержни 18, позволяющие интенсифицировать тепломассообмен между теплоносителем и диспергированным материалом.
Форсунка (фиг. 2) содержит полый цилиндрической корпус 21, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру (на чертеже не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем 28 вихревого потока.
В корпусе 21 имеется внутренняя цилиндрическая камера 24, которая служит для подвода жидкости. Для создания наибольшего эффекта образования мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости в цилиндрической камере 24, соосно ей, установлен с зазором 27 относительно внутренней боковой поверхности камеры 24 полый конический завихритель 23, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой 26. Вершина конической поверхности полого конического завихрителя 23 закреплена на торцевой поверхности штока 22. Шток 22 закреплен в своей верхней части посредством сетчатого фильтра 25 к корпусу 21.
Рассекатель 28 вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы 29, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины 30 и 31, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем 32, посередине которого расположен второй завихритель 33, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями 34, охватывающего с зазором 35 стержень 32 в его средней части, и имеющего по краям упоры 36 и 37 в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню 32.
Камера работает следующим образом.
Теплоноситель с заданными температурой и влажностью поступает через патрубок 3 в свободное пространство между стенками корпуса 1 и сосуда 2, а также между крышкой 7 и пористым дном 6. Под действием напора, создаваемого, например вентилятором, теплоноситель проникает через поры стенок сосуда 2 внутрь этого сосуда. Здесь происходит тепломассообмен между теплоносителем и каплями или частицами непрерывно подаваемыми при помощи распылителя (форсунки) 5. Оседание капель или частиц происходит на инертный носитель 20, а на стенки сосуда 2 предотвращается путем организованного отдува их от стенок теплоносителем, поступающим через поры. Под действием вышеупомянутого напора теплоноситель проходит также через слой инертного носителя 20, расположенного между сетками 15 и 16, а также поры вращающегося полого пористого цилиндра 8, затем попадает во внутренний его объем и, далее через полость 11 к патрубку 4. Удаление сухих частиц, образовавшихся в результате тепломассообмена осуществляется при снятии крышки 7, и соответственно, пористого дна 6. В промышленных условиях готовый продукт удаляется через разгрузочный патрубок 14, соединенный с бункером 13.
Описываемая камера может быть использована в производственных условиях для безуносной сушки во взвешенном состоянии, что позволит исключить потери готового продукта. Использование данной камеры позволит предотвратить загрязнение атмосферы.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 21 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в камере 24 благодаря завихрителю 23 создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в рассекатель 28 вихревого потока, а при последовательном прохождении расширяющихся потоков жидкости, истекающих через зазор 27, происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, реализуемое вторым завихрителем 33, выполненным в виде диска с винтовыми лопастями 34.