РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА
SPRAY DRYER

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 с ними, вставку-завихритель, в штуцере выполнен расширяющийся канал для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие, которое выполнено осесимметрично корпусу и плавно переходит в, соосное с ним, фигурное отверстие, выполненное в форме диффузора, а в цилиндрическом отверстии корпуса, осесимметрично ему, установлена цилиндрическая вставка-завихритель, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы, причем по оси вставки-завихрителя выполнено центральное осевое отверстие с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов, при этом вставка-завихритель устанавливается в корпусе через упругие прокладки и поджимается штуцером посредством резьбового соединения корпус-штуцер, при этом внешние винтообразные нарезные каналы и винтовая нарезка на внутренней поверхности осевого отверстия вставки-завихрителя выполнены с переменным шагом, вставка-завихритель выполнена из износостойкого материала, в верхней части штуцера форсунки установлен перфорированный диск, в который опирается полый винтовой конический завихритель, установленный в расширяющемся канале для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие, выполненное осесимметрично корпусу форсунки, а на поверхности полого винтового конического завихрителя выполнена винтовая сквозная нарезка.
На фиг. 1 представлена предлагаемая распылительная сушилка для жидких продуктов, на фиг. 2 - схема форсунки для распыливания жидкостей.
Распылительная сушилка для жидких продуктов 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, над газораспределительной решеткой 2 расположено выгрузочное окно.
Форсунка 8 (фиг. 2) состоит из корпуса 11 и, соосно расположенного с ним в верхней части, штуцера 12, в котором выполнен расширяющийся канал 13 для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие 14, выполненное осесимметрично корпусу 11. Цилиндрическое отверстие 14 плавно переходит в, соосное с ним, отверстие 15, выполненное в форме диффузора. В отверстии 14 корпуса, осесимметрично ему, установлена цилиндрическая вставка-завихритель 16, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 17. По оси вставки-завихрителя 16 выполнено центральное осевое отверстие 18 с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов 17. Внешние винтообразные нарезные каналы 17 и винтовая нарезка на внутренней поверхности осевого отверстия 18 могут быть выполнены с переменным шагом. Вставка-завихритель 16 устанавливается в корпусе 11 через упругие прокладки 19 и 20 и поджимается штуцером 12 посредством резьбового соединения корпус-штуцер, при этом вставка-завихритель выполнена из износостойкого материала.
В верхней части штуцера 12 установлен перфорированный диск 21, в который опирается полый винтовой конический завихритель 22, установленный в расширяющемся канале 13 для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие 14, выполненное осесимметрично корпусу 11. На поверхности полого винтового конического завихрителя 22 выполнена винтовая сквозная нарезка (на чертеже не показана).
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 14. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах вставки-завихрителя 16, и одновременно во внутренних каналах центрального осевого отверстия 18 с обратным направлением. Такой поток жидкости на выходе из фигурного отверстия 15 в форме диффузора хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла.
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 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.