РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА СО ВСТРЕЧНЫМИ ЗАКРУЧЕННЫМИ ПОТОКАМИ ТИПА ВЗП
SPRAY DRYER WITH COUNTER SWIRLING FLOWS OF VHT TYPE

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по патенту РФ №2334182, F26B 17/10, содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру с опорной решеткой, топку со смесительной камерой, турбогазодувку и систему очистки отработанного воздуха (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в распылительной сушилке со встречными закрученными потоками, содержащей вертикальную камеру с системой подачи исходного материала с теплоносителем и с бункером для вывода высушенного дисперсного материала, система подачи исходного материала с теплоносителем выполнена в виде осевого ввода с завихрителем, обтекателем, отбойной шайбой и эжекционным насадком, по которому подводится первичный поток теплоносителя и исходного материала, поступающего через акустическую форсунку, а вторичный поток теплоносителя поступает через ввод с завихрителем, в который также подается исходный материал через акустическую форсунку, причем первичный и вторичный потоки теплоносителя предварительно подогреваются до необходимой температуры калориферами, установленными на линии магистрального трубопровода, а осевой патрубок служит для вывода отработанного теплоносителя, причем высушиваемый материал может подаваться с первичным, вторичным, а также с обоими потоками теплоносителя одновременно через акустические форсунки, служащие питателем.
На фиг. 1 представлена распылительная сушилка со встречными закрученными потоками типа ВЗП, общий вид, на фиг. 2 - акустическая форсунка.
Распылительная сушилка со встречными закрученными потоками (фиг. 1) содержит систему подачи исходного материала с теплоносителем, вертикальную камеру 1 с бункером 2 для вывода высушенного дисперсного материала, например, через концевой штуцер с затвором (на чертеже не показано).
По осевому вводу 3 с завихрителем 4, обтекателем 5, отбойной шайбой 6 и эжекционным насадком 7 подводится первичный поток теплоносителя, который закручивается лопаточным завихрителем 4 с обтекателем 5, предотвращающим проскок исходного материала, например поступающей через акустическую форсунку 12 жидкости, по центральной части камеры 1. Сжатый газ подается по трубопроводу 15, а жидкость - 14. Вторичный поток теплоносителя поступает через ввод 8 с завихрителем 9, в который также подается исходный материал, например поступающий через акустическую форсунку 11 в виде жидкости по каналу 12. Сжатый газ подается в полость 13 форсунки. Первичный и вторичный потоки теплоносителя предварительно подогреваются до необходимой температуры калориферами, установленными на линии магистрального трубопровода (на чертеже не показано). Осевок патрубок 10 служит для вывода отработанного теплоносителя. Высушиваемый материал можно подавать в данный аппарат с первичным, вторичным, а также с обоими потоками теплоносителя одновременно через акустические форсунки 11 и 12.
В качестве питателя влажного исходного продукта в данном аппарате используется акустическая форсунка (фиг. 2), содержащая цилиндрический корпус 16 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненным в виде конического сопла 25, соосного с корпусом 16 и имеющего кольцевое дроссельное отверстие 26 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 27 диаметром dст, и кольцевого объемного резонатора 29 длиной h, образованного резонаторным стержнем 27 и цилиндрической полостью с внешним диаметром dp в крепежном элементе 28, при этом полость объемного резонатора 29 отстоит от среза сопла 25 на расстоянии b. Воздух под давлением подается через патрубок 18, расположенный перпендикулярно оси корпуса 16, в кольцевую полость 22, образованную валиком 19 и внутренней поверхностью корпуса 16. На валике 19 закреплена обойма 20 с дроссельными отверстиями 21, соосными с кольцевым дроссельным отверстием 26, а также соосно закреплен резонаторный стержень 27. Обойма 20 контактирует по скользящей посадке с цилиндрическим хвостовиком сопла 25. Распыляемая жидкость подается через патрубок 17, расположенный перпендикулярно оси корпуса 16, в кольцевую полость 30, образованную кожухом 23 и внешней поверхностью сопла 25, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом 16, а в другом торце, охватывающем коническое сопла 25, выполнены дроссельные отверстия 24, соосные с кольцевым дроссельным отверстием 26.
Для изменения степени распыла раствора в корпусе 16 со стороны, противоположной объемному резонатору 29, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка 31 с сальником, которое установлено на свободном конце валика 19.
Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:
отношение длины h кольцевого объемного резонатора 29 к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора 29 до среза сопла 25 лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3;
р
ст
отношение внешнего диаметра dp кольцевого объемного резонатора 29 к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 27 лежит в оптимальном интервале величин: d/d=1,2÷1,9;
c
ст
отношение диаметра dc кольцевого дроссельного отверстия 26 сопла к диаметру dст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 27 лежит в оптимальном интервале величин: d/d=1,1÷1,7.
К кожуху 23 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 32, а к крепежному элементу 28 кольцевого объемного резонатора 29 с резонаторным стержнем 27 соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 33, таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси кольцевого объемного резонатора 29.
Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Распыливающий агент, например воздух, подается по патрубку 18 в полость 22, затем через дроссельные отверстия 21 обоймы 20 в кольцевое дроссельное отверстие 26 с внешним диаметром dc, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 27, и затем встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 29. В результате прохождения резонатора 29 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 жидкости, подаваемой через патрубок 17 в полость 30, образованную кожухом 23 и внешней поверхностью сопла 25, откуда она попадает на дроссельные отверстия 24 в торце кожуха 23 и затем 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 сопла 25. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.
Распылительная сушилка со встречными закрученными потоками работает следующим образом.
По осевому вводу 3 подводится первичный поток теплоносителя, который закручивается лопаточным завихрителем 4 с обтекателем 5, предотвращающим проскок исходного материала, например, поступающего через акустическую форсунку 12, по центральной части камеры 1.
Вторичный поток теплоносителя поступает через ввод 8 с завихрителем 9, в который также подается исходный материал, например поступающий через акустическую форсунку 12 в виде жидкости. Первичный и вторичный потоки теплоносителя предварительно подогреваются до необходимой температуры калориферами, установленными на линии магистрального трубопровода (на чертеже не показано). Высушиваемый материал можно подавать в данный аппарат с первичным, вторичным, а также с обоими потоками теплоносителя одновременно через акустические форсунки 12.
Возможен вариант, когда к внешнему диффузору 32 соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки 34, на торцевой части которой, со стороны, противоположной диффузору 32, закреплена перфорированная пластина 35.