ВИХРЕВАЯ ИСПАРИТЕЛЬНО-СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ
VORTICAL EVAPORATION-DRYING CHAMBER WITH INERTIAL NOZZLE

Изобретение относится к технике сушки растворов, плавов, суспензий и получения гранул различных веществ и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по патенту РФ №2328664, F26B 17/10, 1975 г., содержащая размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры и газоподводящими и отводящими трубопроводами, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта из-за недостаточно высокой степени распыла растворов.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в вихревой испарительно-сушильной камере с инертной насадкой, содержащей размещенные в общем корпусе испарительную и сушильную камеры, и газоподводящими и отводящими трубопроводами, а также фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель, ороситель выполнен в виде вращающегося в подшипниках коллектора с управляющим дросселем подачи исходного раствора, а отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке, после чего газовый поток направляется в циклон с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре с бункером, причем форсунки выполнены в виде акустических форсунок, резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в торцевой стенки корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенки корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.
На фиг. 1 показана вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой, на фиг. 2 - общий вид пневматической акустической форсунки, на фиг. 3-6 - схемы формы выполнения инертной насадки 4, расположенной в фильтре-теплообменнике.
Вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой содержит размещенные в общем корпусе испарительную камеру 1 (фиг. 1) и сушильную камеру 2, разделенные перегородкой 3. Испарительная камера 1 представляет собой цилиндр и размещена над цилиндрической сушильной камерой 2. В испарительной камере размещен фильтр-теплообменник, выполненный в виде насадки 4 из кипящего слоя инертных тел, над которой расположен ороситель 5, представляющий собой вращающийся в подшипниках 12 коллектор с управляющим дросселем 13 подачи исходного раствора. Выполнение оросителя 5 вращающимся позволяет интенсифицировать тепло- и массообмен.
Во избежание износа инертных тел насадка ограничена сетками 6. Цилиндрическая сушильная камера 2 снабжена газоподводящими тангенциальными трубопроводами 7 и отводящим трубопроводом 8, расположенным внутри сушильной камеры, над которым помещен предохранительный зонт 9. В сушильной камере размещены также окустические форсунки 10 (фиг. 2). Для выгрузки высушенного материала предусмотрено разгрузочное устройство в нижней части сушильной камеры 2. Отводящий трубопровод 11 предназначен для выброса образующейся в процессе сушки газовзвеси. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 14, после чего газовый поток направляется в циклон 15 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 16 с бункером.
Акустическая форсунка (фиг. 2) содержит полый корпус 17 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 25 и полостью 21 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 19 в коллектор 18, связанный через отверстия 20 с полостью 21, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.
На полом цилиндрическом стержне 23, жестко связанном с корпусом 17, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 22, при этом между стержнем 23 и корпусом 17 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 21, имеется кольцевой зазор 24. Резонатор 25 может быть выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в торцевой стенки корпуса 17, обращенной к распределительной головке 33, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 26 с зазором 24 между вертикальным отверстием в торцевой стенки корпуса 17 и стержнем 23 распределительной головки 33. В сечении, перпендикулярном оси стержня 23, зазор 24 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 33 выполнена в виде корпуса 30 с крышкой 29 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 33 расположен коллектор 31 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 34, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 23 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 29 и корпусе 30 распределительной головки 33, с, по крайней мере тремя, равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 23 каналами 28 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 28 расположен на конической поверхности крышки 29 распределительной головки 33, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.
Резонатор 25 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 23 распределительной головки 33, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 26 с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 17 и стержнем 23 распределительной головки 33. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 23 распределительной головки 33, и образованный в ее крышке 29 посредством пластины 27, жестко прикрепленной к стержню 23, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 29, по крайней мере, тремя крепежными элементами 35 с образованием радиального кольцевого зазора.
Вихревая испарительно-сушильная камера с инертной насадкой работает следующим образом.
Исходный высушиваемый материал через ороситель 5 подают на насадку 4 из инертных тел, образующих слой под действием отходящих из сушильной камеры 2 через трубопровод 8 газов. На насадке 4 исходный материал частично упаривается. Кроме того, насадка 4 выполняет ряд побочных функций: снижает температуру отходящих газов, выполняет роль фильтра. При использовании в качестве насадки инертных тел можно увеличить поверхность теплообмена. Так как насадка 4 постоянно орошается исходным материалом, предотвращается забивание ее высушенным материалом.
Упаренный подогретый исходный материал скапливается на перегородке 3. С помощью сжатого воздуха форсунок 10 упаренный подогретый исходный материал распыливают в сушильную камеру 2.
3
В сушильной камере 2 материал высушивают, и высушенный материал через разгрузочное устройство выгружают из установки. Отработавший теплоноситель (отходящие газы), например горячий воздух, вместе с частью мелкодисперсного высушенного материала попадает в трубопровод 8, откуда отходящие газы поступают в испарительную камеру 1, пронизывают насадку 4, создавая кипящий слой инертных тел и нагревая исходный материал, и покидают установку через трубопровод 11. Отработавшие запыленные газы подвергаются предварительной акустической обработке в акустической установке 14, оптимальными параметрами которой для звуковой обработки среднедисперсной пыли являются: уровень звукового давления 140 дБ и более, частота колебательного движения 900 Гц, концентрация пыли в воздушном потоке не менее 2 г/м, время озвучивания 1,5…2 с, после чего газовый поток направляется в циклон 15 с бункером, где выделяется основная часть унесенного газами сухого материала, а окончательная очистка газов происходит в рукавном фильтре 16 с бункером. Попаданию в испарительную камеру 1 мелкодисперсного материала препятствует предохранительный зонт 9.
Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 19 в коллектор 18, связанный через отверстия 20 с полостью 21, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 21 воздух направляется в кольцевой зазор 24 между стержнем 23 и корпусом 17, где встречает на своем пути резонатор 25, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 24 посредством калиброванного отверстия 26. В результате прохождения резонатора 25 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в распределительную головку 33 через полый стержень 23, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 25. Эта пленка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки 29 распределительной головки 33.
Возможно выполнение формы инертной насадки 4, расположенной в фильтре-теплообменнике, в виде цилиндрического кольца (фиг. 3), на боковых, внутренней и наружной поверхностях, которого выполнена винтовая нарезка (на чертеже не показано) в противоположных направлениях.
Возможно выполнение формы инертной насадки 4, расположенной в фильтре-теплообменнике, (фиг. 4) в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы (на чертеже не показано).
Возможно выполнение формы инертной насадки 4, расположенной в фильтре-теплообменнике, (фиг. 5) в виде кольца, на внешней поверхности которого выполнена винтовая поверхность по типу пластинчатого шнека.
Возможно выполнение формы инертной насадки 4, расположенной в фильтре-теплообменнике, (фиг. 6) в виде, по крайне мере, трехлопастного пропеллера.