ТРУБА-СУШИЛКА

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам цветной металлургии, в частности к установкам для подготовки металлургического сырья к дальнейшей переработке, а более конкретно - к трубам-сушилкам.
Известны трубы-сушилки, содержащие вертикальный корпус с нижним вводом теплоносителя и с прорезями на боковой поверхности для ввода высушиваемого материала; подключенными к загрузочному устройству, при этом прорези выполнены кольцевыми [А.С. СССР №250733, МПК F26B 17/10, 1968].
В таких трубах-сушилках невозможно эффективно сушить рудные концентраты, которые относятся к высоковлажным пульпам, так как при вводе такого материала через кольцевые прорези не обеспечиваете его равномерное распределение, что снижает скорость массопередачи, а следовательно, и производительность.
Известны пневмогазовые трубы-сушилки, содержащие шахту с загрузочным устройством и газоход [Филиппов В. А. Техника и технология сушки угля. М., Недра, 1975, с. 74 - 76].
Однако данные сушилки не обеспечивают равномерного распределения высушиваемого материала, то есть дают низкую скорость массопередачи, что приводит к уменьшению производительности.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является труба-сушилка, содержащая вертикальный корпус с нижним вводом теплоносителя с загрузочным устройством, выполненным в виде кольцевого коллектора, расположенного вокруг корпуса концентрично ему, и подключенным к прорезям в нижней части вертикального корпуса с помощью наклонных и направленных вниз цилиндрических сопел, а подача сушильного агента осуществляется воздуходувкой с пульсатором [патент SU №646167, МПК: F26B 17/10, опубл. 05.02.1979 г.]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность контролирования времени контакта частиц с сушильным агентом, что снижает скорость массопередачи, а следовательно, производительность.
Техническим результатом предлагаемой конструкции трубы-сушилки является увеличение ее производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что труба-сушилка содержит вертикальный корпус с трубопроводом подачи влажного материала, топку, воздуходувку, растопочную трубу и кольцевой коллектор, соединенный посредством цилиндрических сопел с корпусом трубы-сушилки, причем в нижней части корпуса размещен гидрозатвор, а сам корпус трубы-сушилки установлен на пружинах переменной жесткости, крайние значения суммарной упругости которых определяют выражением
1
где k - наибольшая упругость витков конической пружины, Н/м;
2
k - наименьшая упругость витков конической пружины, Н/м;
1
С - наибольшая скорость звука сушильного агента, м/с;
2
С - наименьшая скорость звука сушильного агента, м/с;
h - высота трубы, м;
π - число Пи;
M - масса корпуса трубы-сушилки с устройством подачи в нее высушиваемого материала, кг;
n - число конических пружин.
Установка корпуса на конические пружины переменной жесткости, суммарная упругость которых изменяется в пределах от наибольшего до наименьшего значений, позволяет сушильному агенту колебаться в резонансном режиме с большой амплитудой, а значит двигаться относительно высушиваемых частиц с большей скоростью, что позволит увеличить массопередачу между сушильным агентом и высушиваемым материалом, повысив, таким образом, производительность устройства в целом.
Использование гидрозатвора позволит улучшить герметичность аппарата и предотвратить унос частиц из аппарата и, как следствие, повысить эффективность работы устройства.
На чертеже схематически изображен общий вид трубы-сушилки.
Труба-сушилка содержит трубопровод 1 подачи влажного материала, размещенный в нижней части вертикального корпуса 2 трубы-сушилки, соединенного посредством цилиндрических сопел 3 с прорезями, кольцевой коллектор 4, топку 5, воздуходувку 6 и растопочную трубу 7.
Верхняя часть корпуса 2 снабжена патрубком 8 отвода в систему улавливания высушенного материала, в нижней части корпуса 2 размещен гидрозатвор 9, а сам корпус 2 трубы-сушилки установлен на пружинах 10 переменной жесткости, суммарная упругость которых изменяется от наименьшего до наибольшего значения.
Труба-сушилка работает следующим образом.
Запускают топку 5 для сжигания газа, воздуходувку 6 для разбавления продуктов сгорания. После того, как установка выходит на производственный режим работы, включают подачу высоковлажного концентрата, и он по трубопроводу 1 поступает в кольцевой коллектор 4, и по соплам 3 подается в корпус 2 трубы-сушилки, установленный на конических пружинах 10 переменной жесткости, суммарная упругость которых изменяется от наименьшего до наибольшего значений, а гидрозатвор 9 предотвращает унос частиц из аппарата за счёт уровня залитой в него жидкости. Высоковлажный концентрат подхватывается восходящей струей теплоносителя внутри корпуса 2 и подсушивается, после чего через патрубок 8 поступает в систему улавливания высушенного материала.
Пример
2
2
1
1
Скорость звука в газе зависит от его температуры. Пусть сушильный агент на входе имеет температуру 700°С, что соответствует скорости звука C=240 м/с (используется для определения k), а на выходе сушильный агент будет иметь температуру 150°С и скорость звука C=300 м/с (используется для определения k), масса корпуса трубы-сушилки М=100 кг, ее высота h=20 м, а число конических пружин переменной жесткости n=4, тогда наибольшая упругость витков конических пружин переменной жесткости определяется из выражения
1
где k - наибольшая упругость витков конической пружины, Н/м;
π - число Пи,
то есть виток максимально деформируется на 1 мм при нагрузке 9,36 кг, а минимальная упругость витков аналогично из выражения
2
где k - наименьшая упругость витков конической пружины, Н/м,
то есть виток минимально деформируется на 1 мм при нагрузке 6 кг.
Таким образом, использование трубы-сушилки, содержащей вертикальный корпус с трубопроводом подачи влажного материала, топку, воздуходувку, растопочную трубу и кольцевой коллектор, соединенный посредством цилиндрических сопел с корпусом трубы-сушилки, в нижней части корпуса размещен гидрозатвор, а сам корпус трубы-сушилки установлен на пружинах переменной жесткости, позволяет увеличить производительность устройства.