СУШИЛКА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЗАКРУЧЕННЫМ ПОТОКОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
DRIER WITH CONTROLLED SWIRL HEAT CARRIER FLOW

Изобретение относится к пищевой, химической и смежным с ними отраслям промышленности и может быть использовано для проведения тепло- и массообменных процессов, а именно сушки дисперсных материалов.
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 [патент №2182297, F26B 17/10, бюл. №13 опубл. 10.05.2002], содержащая сушильную камеру с патрубком для ввода исходного материала, 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 сушильного агента и патрубком для подачи основного потока сушильного агента, выполненным по оси камеры в ее нижней части. Решетка предназначена для предотвращения попадания частиц материала в воздуховод. В крышке предусмотрены патрубки для вывода отработанного сушильного агента. Сушильная камера состоит из камеры для выгрузки сухого продукта, цилиндрических секций, в верхней части которых выполнены окна для вывода материала и отработанного сушильного агента, представляющие собой кольцевые щели, геометрия и количество которых зависит от гидродинамических свойств и размеров частиц обрабатываемого материала.
Известная конструкция имеет ряд существенных недостатков:
- невысокое качество готового продукта из-за неравномерности закручивания потока теплоносителя и исходного дисперсного материала;
- недостаточно высокая интенсивность процесса сушки;
- сложная система регулирования закрученности потока теплоносителя;
- трудность выгрузки готового продукта;
- сложность изготовления и монтажа сушилки;
- неравномерная нагрузка на удерживающую решетку.
Технической задачей изобретения является повышение качества высушиваемого продукта, интенсификация процесса тепломассообмена, обеспечение равномерности закручивания, упрощение выгрузки продукта, снижение сложности изготовления и монтажа конструкции, уменьшение металлоемкости сушилки.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в сушилке с регулируемым закрученным потоком теплоносителя, содержащей сушильную камеру с окном для вывода смеси отработанного теплоносителя и высушенного материала, расположенным в верхней части сушильной камеры, с тангенциально установленным патрубком для подвода тангенциального потока теплоносителя, патрубком для подачи влажного дисперсного материала 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 в нижней части патрубка для подачи осевого потока теплоносителя расположен завихритель, а в его верхней части тангенциально установлен патрубок для подвода дополнительного потока теплоносителя.
Технический результат заключается в повышении качества высушиваемого продукта, интенсификации процесса тепломассообмена, обеспечении равномерности закручивания, упрощении выгрузки продукта, снижении сложности изготовления и монтажа конструкции, уменьшении металлоемкости сушилки.
На фиг.1 и фиг.2 представлена сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя.
Сушилка (фиг.1, 2) состоит из цилиндроконической сушильной камеры 1 с окном 2 и патрубком 3 для вывода смеси сушеного продукта и отработанного теплоносителя и крышкой 5, патрубком 4 для ввода исходного влажного дисперсного материала, патрубка 6 для подачи осевого потока теплоносителя, в котором в нижней части концентрично расположен завихритель 7, а в его верхней части тангенциально установлен патрубок 8 для подвода дополнительного потока теплоносителя. Удерживающая решетка 8 предназначена для предотвращения попадания частиц материала в воздуховод, в случае экстренной остановки сушильной установки.
Траектории закрученных потоков теплоносителя, образованные подводом осевого и тангенциального потоков, показаны линиями 10.
Сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя работает следующим образом.
Через патрубок 6 для подвода осевого потока теплоносителя в сушильную камеру 1 подается горячий теплоноситель, проходит через завихритель 7 и закручивается. Через тангенциальный патрубок 8 подается дополнительный поток горячего теплоносителя, который докручивает основной поток теплоносителя до требуемой интенсивности закрутки. После этого исходный влажный дисперсный материал подается в сушильную камеру 1 через патрубок 4, где интенсивно происходит процесс сушки во взвешенно-закрученном слое, при этом ядро фонтана дисперсного материала вращается вокруг вертикальной оси сушилки, совпадая с направлением движения закручивающего потока, и этим самым достигается равномерное тангенциальное закручивание во взвешенно-закрученном слое. Теплоноситель вместе с частицами материала совершает сложное циркуляционное движение вдоль окружности аппарата, увеличивая при этом свою скорость. Тангенциальная скорость частиц обуславливает возникновение центробежной силы, которая отбрасывает частицы от центра сушильной камеры к ее стенкам, образуя взвешенно-закрученный слой - вращающееся кольцо. При этом процесс сушки протекает в неустановившимся режиме при высоких относительных скоростях частиц материала и теплоносителя. Осевая составляющая скорости закрученного потока по высоте сушильной камеры падает, скорость витания продукта по мере его высыхания - уменьшается. За счет этого продукт по мере его 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 и патрубок 3 для вывода смеси сушеного продукта и отработанного теплоносителя сушильной камеры 1. Конечная влажность готового продукта регулируется скоростью осевого и тангенциальных потоков теплоносителя. За счет изменения тангенциальной составляющей потока теплоносителя можно добиться максимальной равномерности закручивания потока материала и теплоносителя, а меняя осевую составляющую потока теплоносителя, можно регулировать время пребывания продукта в сушильной камере, тем самым значительно интенсифицировать тепломассообменные процессы при прочих равных параметрах сушки.
В случае экстренной остановки сушилки продукт задерживается на решетке 9 и не проваливается в воздуховод.
Таким образом, предлагаемая сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя имеет следующие преимущества:
- позволяет получить готовый продукт более высокого качества, за счет организации равномерного закручивания потоков материала и теплоносителя и за счет исключения его контакта с поверхностью тангенциальных воздуховодов;
- благодаря установки завихрителя снижаются энергетические затраты на закручивание потока теплоносителя;
- организация выгрузки готового продукта через окно в патрубок облегчает процесс выгрузки и сбора готового продукта;
- упрощает процессы изготовления и монтажа сушилки, а также позволяет снизить металлоемкость конструкции;
- благодаря возможности регулирования закрученности потока теплоносителя и времени пребывания материала в сушильной камере, сушилка может настраиваться на различные режимы сушки различного рода дисперсных материалов;
- предлагаемая вихревая сушилка является универсальной, то есть она может использоваться во всех отраслях промышленности, где необходима сушка дисперсных материалов.