СУШИЛКА С АКТИВНЫМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ
DRIER WITH ACTIVE HYDRODYNAMIC OPERATING CONDITIONS

Изобретение относится к технике сушки, в частности к устройствам для проведения тепло- и массообменных процессов, а именно к сушке дисперсных продуктов, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промышленности.
Одним из основных направлений интенсификации процессов тепло- и массообмена является совершенствование гидродинамической обстановки в аппаратах. Способы сушки, основанные на технике взвешенного слоя, получают в настоящее время все большее распространение в промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сушилка с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой материала, содержащая сушильную камеру с патрубком для ввода исходного продукта, разделенную на цилиндрические секции, в верхней части которых установлены цилиндроконические вставки, расположенные по оси камеры и разделяющие ее на зоны, с тангенциально установленными патрубками для подвода дополнительного потока теплоносителя и патрубком для подвода основного потока теплоносителя, выполненным по оси камеры в ее нижней части, решетку, предназначенную для предотвращения попадания частиц продукта в воздуховод, крышку, предусматривающую патрубки для вывода отработанного теплоносителя. Сушильная камера состоит из камеры для выгрузки сухого продукта, цилиндрических секций, в верхней части которых выполнены окна для вывода продукта и отработанного теплоносителя, представляющие собой кольцевые щели, геометрия и количество которых зависит от гидродинамических свойств и размеров частиц обрабатываемого продукта [Патент №2272230, опубл. 20.03.2006, F26В 17/10].
Известная конструкция имеет ряд существенных недостатков:
- невысокая интенсивность процессов тепломассообмена;
- невысокое качество готового продукта, так как возможен унос поступающего на сушку продукта вместе с высушенным продуктом;
- недостаточная равномерность закручивания потока продукта и теплоносителя, так как подвод тангенциального потока теплоносителя осуществляется по одному патрубку к каждой секции;
- невозможность регулирования гидродинамической обстановки в сушильной камере.
Технической задачей изобретения является повышение качества готового продукта, интенсификация процессов тепломассообмена и осуществление регулирования гидродинамической обстановки в сушильной камере.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в сушилке с активным гидродинамическим режимом, содержащей цилиндрическую сушильную камеру с коническим днищем, крышкой и окном для вывода отработанного теплоносителя и высушенного продукта, выполненным в виде прямоугольного выреза в верхней части сушильной камеры, с тангенциально установленными патрубками для подвода тангенциального потока теплоносителя и патрубком для подвода осевого потока теплоносителя, выполненным по оси камеры в ее нижней части, решеткой для удержания продукта в случае остановки сушилки, новым является то, что патрубки для подвода тангенциального потока теплоносителя установлены в верхней части патрубка для подвода осевого потока теплоносителя под углом 90° симметрично оси сушилки, один против другого, и выполнены с возможностью изменения угла относительно оси сушилки в горизонтальном и вертикальном направлениях, решетка расположена в нижней части патрубка для подвода осевого потока теплоносителя, причем патрубок для подвода осевого потока теплоносителя дополнительно выполняет функцию устройства получения газовзвеси, для чего он снабжен питателем исходного продукта, расположенным выше решетки для удержания продукта, и имеет разгонный участок для исходного продукта.
Технический результат заключается в повышении качества готового продукта, интенсификации процессов тепломассообмена и осуществлении регулирования гидродинамической обстановки в сушильной камере.
На чертеже изображена предлагаемая сушилка.
Сушилка состоит из сушильной камеры 1 с окном 2 для выхода смеси высушенного продукта и отработанного теплоносителя, коническим днищем 3 и крышки 4, патрубка 5 для подвода осевого потока теплоносителя, в котором установлен питатель 6 для подачи исходного продукта и подведены два патрубка 7 для подвода тангенциальных потоков теплоносителя, установленных в верхней части патрубка 5 для подвода осевого потока теплоносителя под углом 90° симметрично оси сушилки, один против другого, и выполненных с возможностью изменения угла относительно оси сушилки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Решетка 8, предназначенная для удержания продукта в случае остановки сушилки, расположена ниже питателя 6. Патрубок 5 имеет разгонный участок.
Траектории закрученных потоков теплоносителя, образованные подводом тангенциальных потоков, показаны линиями 9, траектории движения высушиваемого продукта - линиями 10.
Сушилка работает следующим образом.
Исходный продукт питателем 6 подается в патрубок для подвода осевого потока теплоносителя 5, где увлекается осевым потоком теплоносителя, разгоняется в разгонном участке и образует газовзвесь, которая закручивается двумя тангенциальными потоками теплоносителя, поступающими через тангенциальные патрубки 7, и поступает в сушильную камеру. В сушильной камере продукт сушится, фонтанируя в закрученном потоке теплоносителя. Осевая составляющая вектора скорости закрученного потока по высоте конического днища 3 сушильной камеры падает, а скорость витания продукта по мере его высыхания уменьшается. За счет этого продукт по мере высыхания фонтанирует в закрученном потоке теплоносителя и поднимается на большую высоту по оси сушильной камеры. Суммарный расход теплоносителя подбирается таким образом, что, достигнув необходимой влажности, продукт удаляется из сушильной камеры, увлеченный отработанным потоком теплоносителя через выводное окно 2 сушильной камеры 1. Установка решетки 8 для удержания продукта в случае остановки сушилки ниже патрубков для подвода тангенциальных потоков теплоносителя исключает негативное воздействие ее на закрученный поток теплоносителя, не разрушая его. Конечная влажность готового продукта может регулироваться скоростью осевого и тангенциальных потоков теплоносителя, а также углом наклона патрубков для подвода тангенциальных потоков теплоносителя в вертикальном направлении. За счет подбора оптимальных углов наклона патрубков для подвода тангенциальных потоков теплоносителя в горизонтальном и вертикальном направлениях можно добиться максимальной степени интенсификации тепломассообменных процессов и равномерности закручивания потока продукта и теплоносителя при прочих равных параметрах процесса.
В случае экстренной остановки сушилки продукт задерживается на решетке 8.
Таким образом, предлагаемая сушилка с активной гидродинамикой и пофракционной обработкой продукта имеет следующие преимущества:
- повышение качества готового продукта из-за отсутствия случайного уноса поступающего на сушку влажного продукта вместе с высушенным продуктом за счет загрузки его снизу через питатель совместно с поступающим на сушку теплоносителем;
- за счет возможности поворота патрубков для подвода тангенциального потока теплоносителя устанавливается оптимальный угол поворота, при котором наблюдается максимальная интенсивность процессов тепломассообмена;
- за счет установки двух патрубков для подвода тангенциальных потоков теплоносителя достигается большая равномерность закручивания потоков продукта и теплоносителя, что также повышает интенсивность процессов тепломассообмена;
- благодаря возможности регулирования угла крепления патрубков для подвода тангенциальных потоков теплоносителя, сушилка может быть настроена на различные режимы сушки различного рода дисперсных продуктов;
- установка удерживающей решетки ниже патрубков для подвода тангенциальных потоков теплоносителя исключает негативное ее воздействие на образование закручено-фонтанирующего потока теплоносителя.