УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ПАСТООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИНЕРТНЫХ ТЕЛАХ
INSTALLATION FOR DRYING PASTE-LIKE MATERIALS ON INERT BODIES

Изобретение относится к сушильной технике, а более конкретно - к сушилкам с активным гидродинамическим режимом, предназначенным для сушки пастообразных материалов во взвешенном закрученном слое инертных частиц, и может найти применение в производстве красителей, медицинских препаратов и других продуктов.
Известна сушилка (см. а.с. СССР №1170250 по классу F26В 17/10) для суспензий и пастообразных материалов на инертных телах, содержащая цилиндро-коническую камеру взвешенного слоя с барабаном в нижней части, патрубки для тангенциального ввода теплоносителя и конус с форсунками для подачи влажного материала.
К недостаткам этой сушилки следует отнести:
а) возникновение локальных прорывов (каналов) вследствие неоднородности закрученного потока воздуха, подающегося в закрученный слой материала;
б) появление застойных зон, в которых наблюдается агрегатирование влажного материала, при количестве инертного носителя, близком к максимально возможному.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка (см. а.с.SU 1366825 по классу F26В 17/10) для сушки пастообразных материалов, содержащая коническую камеру взвешенного слоя, барабан с двумя тангенциальными вводами теплоносителя и центральным конусом и устройство для бокового ввода пастообразного материала.
Потоки теплоносителя, вводимые через барабан, воздействуют на частицы инертного носителя и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный кольцеобразный закрученный поток инертных частиц, в который вводится пастообразный материал. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя.
К недостаткам этой установки следует отнести следующее:
1) большая поперечная неоднородность закрученного потока теплоносителя по сечению в нижней части слоя теплоносителя, формирующегося при его тангенциальном двухпоточном вводе через барабан;
2) при количестве инерта, близком к максимально возможному, наблюдается образование локальных застойных зон в закрученном слое с уплотнением инерта и агрегатообразованием, что сопровождается снижением степени отработки теплоносителя вследствие образования сквозных каналов в слое и, как следствие, снижением производительности аппарата.
3) при подаче пастообразного материала, близкой к максимально возможному значению, снижается истирающая способность слоя инерта и увеличивается склонность к агрегатообразованию.
Указанные недостатки снижают, в целом, производительность установки, особенно при высоковлажных и вязких пастах.
Технической задачей является повышение производительности установки за счет регулирования однородности гидродинамики взвешенного слоя. Указанная техническая задача достигается тем, что в установке для сушки пастообразных материалов в инертных телах, содержащей коническую камеру взвешенного слоя, барабан с тангенциальными вводами теплоносителя и устройство для бокового ввода пастообразного материала, согласно изобретению для регулирования закрученного потока теплоносителя внутри барабана с тангенциальными вводами по его оси размещается ротор принудительного вращения с лопастной спиралеобразной насадкой, причем имеется возможность регулирования числа оборотов ротора.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - ротор с лопастной спиралеобразной насадкой; на фиг.4 - иллюстрация выбора оптимального числа оборотов для конкретного материала; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1 для аппарата-прототипа и предлагаемой установки; на фиг.6 - сравнение производительности аппарата-прототипа и предлагаемой установки.
Установка для сушки пастообразных материалов на инертных телах содержит коническую камеру 1 взвешенного слоя инертных частиц 4, вертикальный барабан 2 для двухпоточного тангенциального ввода теплоносителя с ротором 5, снабженным лопастной насадкой 6 и приводимым во вращение через редуктор 7, и устройство 3 для ввода пастообразного материала.
Установка работает следующим образом.
Потоки теплоносителя, вводимые через барабан 2, воздействуют на частицы инертного носителя и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный закрученный поток инертных частиц 4, в который вводится пастообразный материал. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя.
р
р
опт
сл
Для регулирования однородности закрученного слоя материала дополнительно производится воздействие на закрученный поток теплоносителя посредством вращения ротора 5 с лопастной насадкой 6. Ротор состоит из вала с четырьмя лопастями (завихрителями), причем две из них с сектором 90° (верхние), две - с сектором 180° (нижние). Вращение ротора осуществляется принудительно через редуктор 7, число оборотов ротора ω составляет 0,8…6,0 об/с. Оптимальное число оборотов ротора определяется количеством инертного материала, начальной влажностью пасты, адгезионными и когезионными свойствами высушиваемого материала. Скорость вращения ротора ω выбирается в пределах ω=(2…5)ω. Оптимальное число оборотов ротора определяется экспериментальным путем для конкретного материала по двум параметрам: 1) устойчивость слоя без образования прорывов теплоносителя; 2) максимальное количество носимого инерта.
Выбор оптимального значения числа оборотов ротора представлен на фиг.4.
При использовании вращающегося ротора с лопастной спиралеобразной насадкой уменьшается локальная неоднородность потока теплоносителя в сечении Б-Б и существенно снижается вероятность образования сквозных каналов во взвешенном слое. Аналогичные явления наблюдаются при вращении решетки в классическом кипящем слое.
Визуальным наблюдением на прозрачной модели прототипа и измерением локальных скоростей воздуха установлено следующее:
а) в сечении аппарата-прототипа Б-Б выявляются две зоны (М) повышенной скорости теплоносителя (фиг.5а);
б) на поверхности закрученного слоя инерта отмечаются две «возвышенности»;
в) в зонах, где локальная скорость теплоносителя меньше средней по сечению, возникают, вследствие провала инерта, сквозные каналы.
В предлагаемом варианте при использовании ротора с четырьмя направляющими пластинами в сечении Б-Б наблюдаются 4 зоны (К) (фиг.5б), которые уже снижают локальную неоднородность теплоносителя, подаваемого в нижнюю часть закрученного слоя инерта.
опт
Кроме того, ротор с насадкой вращается по направлению потока теплоносителя со скоростью ω, что приводит к вращению зон К и дальнейшей стабилизации гидродинамической обстановки закрученного слоя инерта.
опт
сл
Вследствие инерционности слоя материала и отношения w/w=2…5 сквозные каналы не успевают образовываться.
н
м
ап
суш
По сравнению с прототипом достигнуто увеличение на 18-23% количества носимого материала в рабочем объеме сушилки, увеличение на 17-28% количества теплоносителя, повышение на 11-26% коэффициентов тепло- и массопередачи. Сопоставление производительности прототипа и предлагаемой установки представлено на фиг.6 (где G - количество носимого инерта; G - расход теплоносителя; D=0,4 м; температура сушки t=120°С; краситель анилиновый алый Ж).
Использование предлагаемой установки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества:
1) возможность разрушать сквозные каналы, образующиеся в закрученном слое высушиваемого материала, и увеличивать количество носимого материала в рабочем объеме установки за счет улучшения однородности закрученного потока теплоносителя при подаче в слой инерта;
2) повышение производительности сушильного аппарата за счет увеличения расхода теплоносителя и количества носимого инерта;
3) интенсификацию процессов тепло- и массопереноса вследствие повышения коэффициентов тепло- и массопередачи за счет увеличения скорости теплоносителя относительно частиц инерта;
4) возможность создавать взвешенные слои из высушиваемых материалов со значительной полидисперсностью;
5) снижение агрегатообразования частиц высушиваемого материала в закрученном слое.