УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Предполагаемая полезная модель относится к сушильным устройствам и предназначена для сушки сыпучих материалов, например, зерновых культур и иных зернистых материалов.
Известны устройства для сушки сыпучих материалов, содержащие сушильную камеру, в которой высушиваемый материал обдувается потоком нагретого воздуха или иного нагретого газа. В частности, известна шахтная сушильная установка сыпучих материалов, содержащая загрузочный бункер, вертикальную сушильную камеру, нагнетательный вентилятор и дозаторы подачи сыпучего материала (Патент на полезную модель №105726 МПК 7 F26В 17/12, МПК 7 F26В 3/347). Шахтные сушильные установки имеют сравнительно невысокую производительность из-за малой пропускной способности сушильной камеры.
Известны так же барабанные сушилки для сушки сыпучих материалов, содержащие вращающийся с небольшой скоростью барабан, расположенный под небольшим углом к горизонтальной плоскости, в котором высушиваемый сыпучий материал нагревается топочным газом (Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин Б.А. Процессы и аппараты пищевых производств - М.: Колос С, 2005, с. 530). Благодаря простоте конструкции барабанные сушилки получили широкое распространение, однако, они имеют высокую металлоемкость. Использование их эффективно при наличии дешевого теплоносителя, например, топочных газов.
Процесс сушки сыпучего материала наиболее интенсивно происходит в так называемом псевдоожиженном или кипящем слое, в котором частицы сыпучего материала находятся во взвешенном состоянии и интенсивно обтекаются потоком газа (Кавецкий Г.Р., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос С, 2000. С. 171).
К заявляемому объекту наиболее близким аналогом является сушильная установка с кипящим слоем, содержащая сушильную камеру, в которой высушиваемый сыпучий материал находится во взвешенном состоянии и обдувается нагретым воздушным потоком. (Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин Б.А. Процессы и аппараты пищевых производств. -М.: КолосС, 2005, - С. 543). В данной установке частицы сыпучего материала со всех сторон омываются нагретым воздушным потоком, что, создавая благоприятные условия для теплообмена, обеспечивает высокую интенсивность процесса сушки.
Данная сушильная установка имеет следующий недостаток. Время контакта потока воздуха с высушиваемым материалом чрезмерно мало из-за малости высоты слоя материала, через который проходит воздушный поток. Поэтому потенциальная сушильная способность потока воздуха используется не эффективно, то есть не в полной мере, что обуславливает повышенный расход потока нагретого воздуха.
Технической задачей полезной модели является повышение энергоэффективности процесса сушки путем максимального использования сушильной способности воздушного потока, воздействующего на высушиваемый продукт.
Технический эффект достигается благодаря тому, что в установке для сушки сыпучих материалов с кипящим слоем, содержащей сушильную камеру, в которой высушиваемый сыпучий материал, находящийся во взвешенном состоянии, обдувается нагретым воздушным потоком, сушильная камера выполнена в виде плоской узкой щели, установлена на пружинах и снабжена вибратором, причем сушильная камера расположена наклонно к горизонтальной плоскости под углом меньшим, чем угол трения между высушиваемым материалом и поверхностью сушильной камеры.
Предлагаемая установка для сушки сыпучих материалов схематично представлена на фиг. 1, на фиг. 2 представлен поперечный разрез сушильной камеры установки, а на фиг 3 показана изменение влажности высушиваемого материала и потока воздуха в процессе сушки. Сушильная установка содержит: приемный бункер 1 и расходный бункер 2, сообщающиеся между собой при помощи шлюзового затвора 3, сушильную камеру 4 и бункер готовой продукции 5, снабженный шлюзовым затвором 6, а также калорифер 7, соединенный с компрессором 8. Сушильная камера 4 соединена с расходным бункером 2 и бункером готовой продукции 5 при помощи гофрированных труб 9 и 10. Калорифер 7 нагревается электричеством при помощи спирали 11. Калорифер 7 соединен сушильной камерой 4 гибким трубопроводом 12. Сушильная камера 4 выполнена в виде плоской щели, имеющей значительную протяженность. Форма поперечного сечения сушильной камеры 4 показана в разрезе А-А (фиг. 2). Сушильная камера 4 расположена наклонно и установлена на пружинах 13 и контактирует с вибратором 14. Угол наклона камеры 4 к горизонтальной плоскости меньше угла трения между высушиваемым продуктом и поверхностью сушильной камеры 4. Снизу сушильной установки расположен транспортер 15 для транспортирования готовой продукции.
Работа установки осуществляется следующим образом. При открытии затвора 3 из приемного бункера 1 высушиваемый сыпучий материал, например зерно, поступает в расходный бункер 2 и заполняет его. При этом зерно по гофрированной трубе 10 доходит до начала сушильной камеры 4, дальнейшему движению зерна препятствуют силы трения между частицами зерна и поверхностью камеры 4. После заполнения бункера 2 затвор 3 закрывается. Затем включаются компрессор 8 и вибратор 14. Под действием вибратора 14 сушильная камера 4 совершает колебательные движения в вертикальной плоскости, что обеспечивает движение зерна по сушильной камере 4. При этом под действием вибрации зерно одновременно совершает также колебательные движения в вертикальной плоскости.
Компрессор 8 подает воздух в калорифер 7, где он нагревается. Из калорифера 7 нагретый воздух по трубопроводу 12 поступает в сушильную камеру 4 и движется вдоль нее навстречу зерну. Так как частицы зерна под действием вибрации находятся во взвешенном состоянии, то воздух омывает все частицы зерна, что создает благоприятные условия отводу влаги от зерна. Поток воздуха, проходя сквозь зерна на всей длине камеры 4, обеспечивает нагрев и сушку зерна.
з
з
з
в
На фиг. 3 представлены графики изменения температуры и влажности зерна и воздуха по длине сушильной камеры 4. На входе в сушильную камеру 4 температура зерна t минимальна, т.е. соответствует температуре окружающей среды, а его влажность максимальна ϕ. В процессе движения зерна вдоль сушильной камеры 4 его температура t непрерывно повышается. Это способствует перемещению влаги из внутренних слоев зерна к его поверхности и ее переходу к воздуху. Благодаря этому влажность воздуха ϕ непрерывно увеличивается и при выходе его из сушильной камеры через трубу 16 имеет максимальную величину.
Таким образом, в сушильной камере 4 максимально используется сушильная способность потока воздуха. Высушенное зерно из сушильной камеры 4 поступает в бункер 5 и накапливается в нем. После выработки зерна из расходного бункера 2 компрессор 8 и вибратор 14 выключаются.
Затем включается транспортер 15, и открываются затворы 3 и 6. При этом зерно из бункера 1 поступает в бункер 2, а высушенное зерно из бункера 5 поступает на поверхность транспортера 15 и уносится в склад готовой продукции. Затем затворы 3 и 6 закрываются. Далее цикл работы установки повторяется.
В данной установке условия теплообмена частиц зерна с потоком воздуха такие же, как в известной сушильной установке с кипящим слоем, но при этом время контакта потока воздуха с частицами зерна в десятки раз больше. Поэтому в данной установке максимально используется сушильная способность потока воздуха, что позволяет существенно сократить расход нагретого воздуха. Это обеспечивает значительное уменьшение энергетических затрат на осуществление процесса сушки зерна.