РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ
SPRAY DRYER FOR LIQUID PRODUCTS

Изобретение относится к сушильным устройствам и может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической, медицинской, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известна распылительная сушилка для растворов и суспензий в кипящем слое инертных тел по патенту РФ №2335714, F26B 17/10, содержащая корпус с газораспределительной решеткой, распылитель жидкого продукта и расположенный над решеткой ворошитель, причем в корпусе горизонтально установлен ротор с приводом и лопастями, который имеет возможность радиальной регулировки над ворошителем в слое инертных тел (прототип).
Недостатком известной сушилки является недостаточно высокая интенсивность теплообмена за счет сравнительно невысокой степени распыла жидкого продукта.
Технический результат - интенсификация тепломассообмена при использовании в качестве инертных тел затравочных кристаллов и повышение степени распыла жидкого продукта.
Это достигается тем, что в распылительной сушилке для жидких продуктов, содержащей корпус с газораспределительной решеткой, распылитель жидкого продукта и расположенный над решеткой ворошитель, причем в корпусе горизонтально установлен ротор с приводом и лопастями, который имеет возможность радиальной регулировки над ворошителем в слое инертных тел, ротор выполнен в виде оси с вращающейся на ней втулкой с лопастями, приводимый в движение реечной парой, состоящей из зубчатого кругового венца, закрепленного на лопастях ворошителя, и реечной шестерней, выполненной на роторе, а ось ротора жестко закреплена на корпусе, под форсункой, причем количество лопастей ворошителя выбирается равным не менее трех, а крепление к корпусу ворошителя, выполненному в виде конической втулки, осуществляется посредством крепежных элементов, а форсунка содержит корпус, штуцер и соосно расположенную вставку-завихритель с внешней винтообразной нарезкой и расширяющимся коническим отверстием внутри, причем в штуцере выполнено входное цилиндрическое отверстие, соединенное с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, а в нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу сопло, которое выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю диффузором, первая ступень диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия, выполненного внутри вставки-завихрителя, которая выполнена из износостойкого материала, а вторая ступень диффузора является продолжением его первой ступени, при этом на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка, причем коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени диффузора выполнена перфорированной, в нижней части корпуса форсунки, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка, на которой установлен рассекатель потока, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержнях, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень и опирающегося в нижней части на упор, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню.
На фиг. 1 представлена предлагаемая распылительная сушилка для жидких продуктов в кипящем слое инертных тел, на фиг. 2 - схема форсунки для распыливания жидкостей.
Распылительная сушилка для жидких продуктов в кипящем слое инертных тел содержит цилиндрический корпус 1, газораспределительную решетку 2, воздуховод 3 для подачи нагретого воздуха, ворошитель 4, установленный на валу 5 в подшипниках, закрепленных на газораспределительной решетке 2. Вал 5 приводится во вращение приводом 6 и фиксируется гайкой на корпусе 4 ворошителя. На крышке 7 сушилки расположена форсунка 8. Над лопастями ворошителя 4 установлен ротор в виде оси 10 с вращающейся на ней втулкой с лопастями 9, приводимый в движение реечной парой, состоящей из зубчатого кругового венца, закрепленного на лопастях ворошителя 4, и реечной шестерней, выполненной на роторе 10. Ось ротора 10 жестко закреплена на корпусе 1, под форсункой 8. Количество лопастей ворошителя 4 выбирается равным не менее трех, а над газораспределительной решеткой 2 расположено выгрузочное окно.
Форсунка 8 (фиг. 2) состоит из корпуса 11 и соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части штуцера 12 с входным цилиндрическим отверстием 13, соединенным с диффузором 14, выполненным осесимметрично в корпусе 11. В нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу 11 сопло 15. Сопло 15 выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю 16 диффузором, при этом первая ступень 20 диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия 17, выполненного внутри вставки-завихрителя 16, а вторая ступень 21 диффузора является продолжением его первой ступени 20, причем на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка (на чертеже на показано).
Вставка-завихритель 16 расположена в центральном цилиндрическом отверстии 18 корпуса 11 и имеет внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 19, а внутри вставки-завихрителя 16 соосно выполнено расширяющееся коническое отверстие 17 для подвода жидкости из цилиндрического отверстия 13, выполненного в штуцере 12. Вставка-завихритель 16 фиксируется в нижней части корпуса 11 посредством сопла 15. Вставка-завихритель 16 выполнена из износостойкого материала. Коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени 21 диффузора выполнена перфорированной.
Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом.
Жидкость в корпус 11 поступает через канал 13 подвода жидкости в штуцере 12, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 18. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах 19 вставки-завихрителя 16 и одновременно движется в осевом направлении по расширяющемуся коническому отверстию 17. В камере смешения сопла 15, образованной первой ступенью 20 двухступенчатого диффузора происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы, а вторая ступень 21 диффузора с винтообразной нарезкой внутри ее усиливает эффект распиливания жидкости.
Такой поток жидкости на выходе из сопла 15 хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 15.
В нижней части корпуса 11, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка 22, на которой установлен рассекатель потока 23, выполненный в виде по крайней мере двух расположенных наклонно к оси форсунки стержнях 24 и 25, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень 26, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса 28 с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень 26 и опирающегося в нижней части на упор 27, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню 26.
Использование форсунки как мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла поверхностно-активного вещества в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении его подачи не более 1 МПа.
Распылительная сушилка для жидких продуктов в кипящем слое инертных тел работает следующим образом.
На газораспределительную решетку 2 засыпается слой затравочных кристаллов. Под газораспределительную решетку 2 по воздуховоду 3 подается нагретый воздух. Включается ворошитель 4, который перемешивает кристаллы. Через форсунку 8 в корпус подается жидкий раствор продукта, например сахарный раствор. Форсунка 8 распыляет жидкий продукт до тонкодисперсного состояния, который напыляется на слой перемешиваемых затравочных кристаллов. В процессе сушки происходит обволакивание затравочных кристаллов продуктом, наращивание слоя кристаллов и образующихся гранул на газораспределительной решетке 2. По мере достижения определенной высоты слоя образующихся гранул на перфорированном днище начинается выгрузка их через окно.
Постепенно происходит замещение затравочных кристаллов на образующиеся гранулы. После вывода затравочных кристаллов в качестве новых центров кристаллизации используются обломки образующихся гранул продукта. Одновременно с подачей продукта через центробежную форсунку 8 посредством реечного привода включается в работу ротор с лопастями 9. Лопасти ротора погружены в слой кристаллов (гранул). При вращении лопасти ротора захватывают кристаллы (гранулы) и разбрасывают их веерообразно в факел распыляемого форсункой 8 продукта. При таком направленном разбрасывании кристаллов (гранул) происходит увеличение поверхности контакта кристаллов (гранул) с подаваемым через форсунку 8 продуктом.