УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ПАСТООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИНЕРТНЫХ ТЕЛАХ
PLANT FOR DRYING PASTEOUS MATERIALS ON INERT BODIES

Изобретение относится к сушильной технике, а более конкретно - к сушилкам с активным гидродинамическим режимом, предназначенным для сушки пастообразных материалов во взвешенном закрученном слое инертных частиц, и может найти применение в производстве красителей, медицинских препаратов и других продуктов.
Известна сушилка (см. а.с. СССР №1170250 по классу F26В 17/10) для суспензий и пастообразных материалов на инертных телах, содержащая цилиндроконическую камеру взвешенного слоя с барабаном в нижней части, патрубки для тангенциального ввода теплоносителя и конус с форсунками для подачи влажного материала.
К недостаткам этой сушилки следует отнести:
а) возникновение локальных прорывов (каналов) вследствие неоднородности закрученного потока воздуха, подающегося в закрученный слой материала. В аппаратах этого типа при максимально носимом количестве инерта наблюдается нарушение однородности гидродинамики слоя, что приводит к образованию каналов и прорывов теплоносителя;
б) появление застойных зон, в которых наблюдается агрегатирование влажного материала, при количестве инертного носителя, близком к максимально возможному.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка (см. а.с. SU 1366825 по классу F26В 17/10) для сушки пастообразных материалов, содержащая коническую камеру взвешенного слоя, барабан с двумя тангенциальными вводами теплоносителя и центральным конусом и устройство для бокового ввода пастообразного материала.
Потоки теплоносителя, вводимые через барабан, воздействуют на частицы инертного носителя и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный кольцеобразный закрученный поток инертных частиц, в который вводится пастообразный материал. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя.
К недостаткам этой установки следует отнести следующее:
1. Большая поперечная неоднородность закрученного потока теплоносителя по сечению в нижней части слоя теплоносителя, формирующегося при его тангенциальном двухпоточном вводе через барабан.
2. При количестве инерта, близком к максимально возможному, наблюдается образование локальных застойных зон в закрученном слое с уплотнением инерта и агрегатообразованием, что сопровождается снижением степени отработки теплоносителя вследствие образования сквозных каналов в слое и, как следствие, снижением производительности аппарата.
3. При подаче пастообразного материала, близкой к максимально возможному значению, снижается истирающая способность слоя инерта и увеличивается склонность к агрегатообразованию.
Указанные недостатки снижают, в целом, производительность установки, особенно при высоковлажных и вязких пастах.
Технической задачей является повышение производительности аппарата за счет циклического изменения угла закрутки потоков теплоносителя α. Указанная техническая задача достигается тем, что сушилка, содержащая коническую камеру взвешенного слоя, вертикальный барабан для ввода теплоносителя и устройство для ввода пастообразного материала, отличается тем, что для циклического изменения угла закрутки потоков теплоносителя внутри барабана с тангенциальными вводами теплоносителя соосно размещается вставка с направляющими воздушного потока с возможностью регулируемого возвратно-поступательного движения, причем имеется возможность регулирования частоты в зависимости от свойств высушиваемых материалов.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вставка регулируемого возвратно-поступательного движения с направляющими воздушного потока; на фиг.4 - иллюстрация выбора оптимальной частоты возвратно-поступательного движения вставки.
Установка для сушки пастообразных материалов на инертных телах содержит коническую камеру 1 взвешенного слоя инертных частиц 4, вертикальный барабан 2 для двухпоточного тангенциального ввода теплоносителя, устройство ввода высушиваемого материала 3, вставку возвратно-поступательного движения 5, снабженную направляющими воздушного потока 6, дающую возможность циклического изменения угла закрутки потоков теплоносителя α, привод для возвратно-поступательного движения вставки 7.
Установка работает следующим образом.
Потоки теплоносителя, вводимые через барабан 2, воздействуют на частицы инертного носителя и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный закрученный поток инертных частиц 4, в который вводится пастообразный материал. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя.
Для регулирования гидродинамики циклического закрученного слоя материала дополнительно производится воздействие на закрученный поток теплоносителя посредством изменения углов ввода теплоносителя за счет циклического изменения угла наклона направляющих α. При таком воздействии закрученный слой с заданной частотой изменяет свое равновесное положение внутри сушильного аппарата. Это дает возможность:
1) увеличить максимальное количество носимого инерта;
2) устранить условия образования прорывов теплоносителя в слое;
3) повысить устойчивость слоя;
4) обеспечить разрушение агрегатов, образующихся в процессе сушки;
5) производить зачистку верхней кромки рабочей камеры от накапливающегося пылевидного продукта;
6) увеличить истирающую способность взвешенного слоя инертного материала.
При использовании соосной вставки возвратно-поступательного движения постоянно изменяется угол подачи α потоков теплоносителя в слое инерта за счет перемещения направляющих воздушного потока. Направляющие выполнены из упругого листового материала. Конструктивно верхние части направляющих закрепляются на вставке при помощи осей, нижние части - в воздуховодах, что дает возможность возвратно-поступательного перемещения вставки. При работе вставки непрерывно изменяется гидродинамика взвешенного слоя инерта, что в целом существенно снижает вероятность образования сквозных каналов во взвешенном слое и приводит к увеличению максимально возможного количества инерта и, как следствие, увеличению производительности аппарата. Аналогичные положительные явления наблюдаются при вертикальном перемещении решетки в классическом виброкипящем слое.
Вследствие инерционности слоя материала по отношению к потоку теплоносителя локальная гидродинамика слоя постоянно меняется и сквозные каналы проскока теплоносителя не успевают формироваться. Кроме того, изменение угла ввода теплоносителя дополнительно приводит к интенсификации тепло- и массопередачи за счет увеличения относительной скорости частиц инерта и теплоносителя преимущественно в нижней части аппарата.
Оптимальная частота возвратно-поступательного движения вставки зависит от количества инертного материала, начальной влажности пасты, адгезионных и когезионных свойств высушиваемого материала и определяется экспериментальным путем для конкретного материала по двум параметрам: устойчивость слоя без образования прорывов теплоносителя и максимальное количество носимого инерта.
u max
опт
В реальных аппаратах предварительно определяется оптимальный угол подачи теплоносителя в аппарат α при неподвижной вставке путем определения максимально носимого количества инерта. Затем задается изменение угла Δα в пределах 3-4°. Далее при работающей сушилке определяется оптимальная частота возвратно-поступательного движения вставки. На фиг.4 показана типичная функция максимально носимого количества инерта G в зависимости от частоты возвратно-поступательного движения вставки f. Для многих пастообразных высушиваемых материалов (анилиновые красители, медицинские препараты) f находится в пределах 0,35…0,4 Гц. При больших частотах пульсация закрученного слоя вырождается.
По сравнению с прототипом достигнуто увеличение на 15-22% количества носимого материала в рабочем объеме сушилки, увеличение до 30% максимального количества подаваемого теплоносителя, увеличение на 10-15% коэффициентов тепло- и массопередачи.
Использование предлагаемой сушильной установки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества:
1. повышение производительности сушильного аппарата за счет увеличения расхода теплоносителя и количества носимого инерта;
2. интенсификация процессов тепло- и массопереноса вследствие повышения коэффициентов тепло- и массопередачи за счет увеличения относительной скорости теплоносителя и инерта;
3. разрушение сквозных каналов, образующихся в закрученном слое высушиваемого материала, и увеличение количества носимого материала в рабочем объеме установки за счет непрерывного циклического изменения гидродинамики закрученного потока инертного материала;
4. возможность создавать полидисперсные взвешенные слои;
5. возможность интенсивной зачистки верхней части рабочей камеры при накапливании высушенного пылевидного материала на стенках аппарата.