Распылительная сушилка

Полезная модель относится к сушильным аппаратам и может быть использована в химической, нефтехимической, медицинской, фармацевтической, лакокрасочной, пищевой и других отраслях промышленности, лакокрасочной, пищевой и других отраслях промышленности.
Известна сушилка распылительная, содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха, отличающаяся тем, что она содержит систему подачи высушиваемого раствора, сушильную камеру с распылительным диском и систему рециркуляции газа-теплоносителя (азота), включающую акустическую установку, сухой циклон для выделения из газового потока и сбор тонких частиц высушенного продукта, всасывающий вентилятор для подачи газа-теплоносителя из циклона в мокрый скруббер-конденсатор, служащий для конденсации паров растворителя исходного продукта и содержащий распылительное сопло для промывной жидкости, отбойники и сборник конденсата, причем растворитель подвергается охлаждению холодной водой в пластинчатом теплообменнике, а система подачи горячего газа состоит из вентилятора высокого давления для подачи теплоносителя в сушильную камеру, калорифера для нагрева газа, обогреваемого горячем маслом, которое подогревается до требуемой температуры в электроподогревателе и циркуляционным масляным насосом подается в масляной калорифер для нагрева газа, причем в систему рециркуляции горячего масла входят сборник и бак-расширитель для масла. [Патент № 2304265, F26B13/12, 2007г.]
Недостатком известной конструкции сушилки является сложность и длительность удаления термических отложений, образующихся на рабочей поверхности распылительного диска, что увеличивает время подготовки сушилки к основному циклу работы, уменьшает основное время работы, а значит и общую производительность по высушиваемому материалу.
Известна конструкция распылительной сушилка для жидких материалов, содержащая корпус с крышкой и расположенный в его верхней части дисковый распылитель, при этом в корпусе коаксиально распылителю дополнительно размещена коническая обечайка, образующая с крышкой зазор, составляющий 0,51,0 максимального диаметра обечайки, а диск распылителя имеет диаметр 0,30,6 максимального диаметра обечайки. [Авторское свидетельство СССР № 675283 F26B3/12, 1979г.]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность удаления налипших на поверхности дискового распылителя и конической обечайки высушиваемых частиц, а также окалины ржавчины, сажи и других термических отложений, что увеличивает время очистки этих поверхностей и подготовки распылительной сушилки к основному циклу работы, а значит приводит к уменьшению производительности.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является распылительная сушилка для жидких материалов, содержащая корпус с крышкой и расположенный в его верхней части дисковый распылитель, при этом в корпусе коаксиально распылителю размещена коническая обечайка, образующая с крышкой зазор, составляющий 0,51,0 максимального диаметра обечайки, а диск распылителя имеет диаметр, составляющий 0,30,6 максимального диаметра обечайки, отличающаяся тем, что дисковый распылитель и коническая обечайка выполнены из материала, обладающего эффектом памяти [П.м. РФ №196301, F26B17/10; F26B3/12, 2020].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость периодической остановки работы распылительной сушилки для жидких материалов особенно для высоковязких неньютоновских жидкостей, обладающих пластичностью и повышенной адгезией к горячей поверхности дискового распылителя. Это уменьшает основное время работы из-за необходимости разборки, удаления налипших частиц на поверхность диска, последующей сборки и подготовки к новому циклу работы, что в общем снижает общую производительность по высушиваемому материалу.
Техническим результатом предлагаемой конструкции распылительной сушилки является увеличение производительности за счет снижения возможности налипания частиц высушиваемого материала на поверхность дискового распылителя .
Поставленный технический результат достигается тем, что распылительная сушилка для жидких материалов, содержащая корпус с крышкой и расположенный в его верхней части дисковый распылитель, коаксиально которому установлена коническая обечайка, при этом дисковый распылитель и коническая обечайка выполнены из материала, обладающего эффектом памяти, причем между валом привода и валом дискового распылителя установлена цилиндрическая пружина, упругость витков которой определяется выражением:
(1)
где  – упругость витков цилиндрической пружины, Н/м,
– число Пифагора;
f – частота вращения дискового распылителя, Гц;
m – масса дискового распылителя, кг.
Установка цилиндрической пружины между валом привода и валом дискового распылителя позволяет совершать вертикальные вибрации дисковому распылителю и попадающим на его поверхность частицам и каплям дисперсной фазы, что интенсифицирует процесс тепло- и массопередачи от горячей поверхности дискового распылителя к этим компонентам дисперсной фазы, снижает возможность их налипания на эту поверхность, что увеличивает время работы, способствуя росту производительности.
Установка цилиндрической пружины с упругостью витков, подчиняющейся выражению (1) способствует переводу осевых колебаний дискового распылителя в резонансный режим с высокой амплитудой, а такие колебания еще в большей степени интенсифицируют тепло- и массоперенос при сушке дисперсных частиц и капель и предотвращает их налипание на поверхность диска дискового распылителя, что способствует росту производительности предлагаемой конструкции распылительной сушилки [Новицкий Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. – М.: Химия, 1983. – 192с.: стр. 111 и 136].
Дисковый распылитель с валом, подвешенные на цилиндрической пружине, образуют пружинный маятник собственная частота колебаний которого определяется выражением:
(2)
Если m – масса дискового распылителя с валом то упругость витков цилиндрической пружины, обеспечивающей собственную частоту колебаний , исходя из уравнения (2) описывается выражением:
(3)
При частоте вращения f дискового распылителя совпадающих с собственной частотой колебаний  происходит резонансный режим вибрации дискового распылителя с высокой амплитудой [Яворский В.М, Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - с. 510).].
На чертеже изображена схема предлагаемой конструкции распылительной сушилки.
Распылительная сушилка состоит из корпуса 1, привода 2 с валом 3, установленного на крышке 4, патрубка 5 для подвода жидкого материала, дискового распылителя 6 с валом 7, соединенного с валом3 привод 2 цилиндрической пружиной 8, с упругостью витков , подчиняющихся выражению (1). В нижней части к корпусу 1 присоединена коническая обечайка 9, причем она  и дисковый распылитель 6 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти, а в ее нижней части установлен патрубок 10 для выгрузки высушенного материала, патрубок 11 для подвода сушильного агента и патрубок 12 для отвода отработанного сушильного агента.
Распылительная сушилка работает следующим образом.
Внутрь корпуса 1 снизу по патрубку 11 под дисковый распылитель 6 подается горячий сушильный агент. Включают привод 2, который приводит во вращение с частотой f вал3 привода 2, цилиндрическую пружину 8 и вал 7 дискового распылителя 6. На дисковый распылитель 6 по патрубку 5 подается исходный жидкий продукт, который под действием центробежной силы движется по спирали по горячей поверхности дискового распылителя 6 и сбрасывается в поток горячего сушильного агента и высушенный опускается нижнюю часть конической обечайки 9к патрубку 10. Дисковый распылитель 6 и вал 7 совершают продольные колебания в резонансном режиме с большой амплитудой, в виду того что частота вращения f дискового распылителя6 совпадающих с собственной частотой колебаний  пружинного маятника образованного цилиндрической пружиной 8 и общей массой m подвешенного на ней дискового распылителя 6 и вала 7. Отработанный теплоноситель уходит по патрубку 12. Так как дисковый распылитель 6 и коническая обечайка 9 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти то в первоначальный момент времени и во время остановки подачи горячего теплоносителя по патрубку 11 они принимаю свою первоначальную геометрию, представленную на чертеже пунктиром. Под действием этих деформаций слой частиц (продукты термической деструкции), закрепившихся на данных поверхностях, растрескивается, деформируясь и самопроизвольно удаляются с рабочих поверхностей.
Таким образом, установка цилиндрической пружины 8 между валом 3 привода 2 и валом 7 распылительного диска 6 при выполнении условия (1) для упругости витков цилиндрической пружины 8 обеспечивает резонансный режим вертикальных колебаний дискового распылителя 6 в высокой амплитудой, что увеличивает скорость тепло- массообменных процессов, препятствует налипанию частиц и высохших капель на горячей поверхности дискового распылителя 6, а значит увеличивает основное время работы аппарата, связанное с процессом сушки и в целом способствует росту производительности.