СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКОВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ
DRYING DEVICE FOR HIGH-MOISTURE MATERIALS

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 №2328678, содержащая корпус в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями, газораспределительную решетку в его нижней части, инертные тела внутри корпуса и распылитель высушиваемого материала, размещенный на уровне середины высоты верхнего конуса (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в сушильной установке для высоковлажных материалов, содержащей корпус в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями, газораспределительную решетку в его нижней части, инертные тела внутри корпуса и распылитель высушиваемого материала, размещенный на уровне середины высоты верхнего конуса, к нитям прикреплены крыльчатки, имеющие, по крайней мере, две лопасти, причем крыльчатки могут быть прикреплены через один фитиль, а по высоте камеры они могут быть расположены в шахматном порядке, распылитель содержит полый корпус, который состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода, подводящего жидкость, конической переходной части и цилиндрической части с большим размером диаметрального сечения, и с внутренней резьбовой поверхностью, а соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью корпуса, при этом цилиндрическая поверхность сопла переходит в коническую поверхность и замыкается торцевой, перпендикулярной оси корпуса, глухой перегородкой, с жиклером в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке сопла, при этом корпус и сопло образуют три, соосных между собой внутренних цилиндрических камеры, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов для прохода жидкости и горизонтальных каналов, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклера, при этом парные каналы расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса, а коническая боковая поверхность сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°, а жиклер, выполненный в центре глухой перегородки, и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий, при этом на внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла, которые пересекаются на его конической боковой поверхности, и которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных и горизонтальных каналов для прохода жидкости, выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно-направленным, причем образованные корпусом и соплом три, соосных между собой, внутренних цилиндрических камеры, одна из которых служит для подвода жидкости, другая является расширительной камерой, а третья выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, а к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса прикреплен диффузор, охватывающий коническую поверхность сопла с глухой перегородкой и жиклером, а в выходном сечении диффузора распылителя, прикрепленного к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса, установлена перфорированная перегородка, к которой, одним концом, в точке ее пересечения с осью распылителя, закреплены, по крайней мере, две спицы, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора таким образом, что спицы перпендикулярны внутренней поверхности диффузора, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов, которые зафиксированы на спицах с помощью упоров.
На фиг. 1 показана схема сушильной установки для высоковлажных материалов, на фиг. 2 - общий вид распылителя исходного раствора.
Сушилка содержит корпус 1 в виде двух усеченных конусов с газораспределительной решеткой 2 в нижней части, патрубка ввода 3 и вывода 4 сушильного агента. Распылитель 5 для высушиваемого материала выполнен в виде форсунки. В верхней части корпуса 1, выше патрубка 4, укреплены инертные тела 6, выполненные в виде свободно подвешенных нитей или лент. Исходный раствор подается через патрубок 10 в распылитель 5. Нити или ленты могут быть укреплены непосредственно на верхнем перекрытии 7 или на специальной решетке 8. К нитям 6 прикреплены крыльчатки 9, имеющие, по крайней мере, две лопасти, причем крыльчатки 9 могут быть прикреплены через одну нить, а по высоте камеры они могут быть расположены в шахматном порядке.
Распылитель 5 исходного раствора (фиг. 2) содержит полый корпус, состоящий из цилиндрической части 11 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, конической переходной части 12 и цилиндрической части 13 с большим размером диаметрального сечения, с внутренней резьбовой поверхностью.
Соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью 16 с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью 13 корпуса. Цилиндрическая поверхность 16 сопла переходит в коническую поверхность 14 и замыкается торцевой, перпендикулярной оси корпуса, глухой перегородкой 15, с жиклером 20 в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке 15 сопла. При этом жиклер 20, выполненный в центре глухой перегородки 15, и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий (на чертеже не показано).
Корпус и сопло образуют три, соосных между собой внутренних цилиндрических камеры. Камера 17 служит для подвода жидкости, камера 18 является расширительной камерой, камера 19 выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления.
На сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 22 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 21, которые пересекаются на конической боковой поверхности 14 сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклера. При этом вертикальные каналы 22 соединены с полостью расширительной камеры 18, а горизонтальные каналы 21 - с полостью нагнетательной камеры 19.
Парные каналы 21 и 22 расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса. Коническая боковая поверхность 14 сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°.
На внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла 14, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла, и которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 22 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 21, выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно-направленным. Это позволяет повысить мелкодисперсность распыляемой жидкости за счет взаимодействия вихревых потоков на выходе из жиклеров.
Возможен вариант, когда образованные корпусом и соплом три, соосных между собой, внутренних цилиндрических камеры, одна из которых (камера 17) служит для подвода жидкости, другая (камера 18) является расширительной камерой, а третья (камера 19) выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы (на чертеже не показано). К торцевой поверхности цилиндрической части 13 корпуса прикреплен диффузор 23, охватывающий коническую поверхность 14 сопла с глухой перегородкой 15 и жиклером 20.
Работа распылителя жидкости осуществляется следующим образом.
Распылитель устанавливается в рабочее состояние в вертикальном положении. При подаче жидкости в корпус под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в каналах 21 и 22 образуются встречные потоки жидкости, устремляющиеся к выходным отверстиям жиклеров, образованных этими каналами.
После столкновения потоков жидкости в каналах 21 и 22, и истечения через выходные отверстия жиклеров происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, т.е. реализуется механизм дробления капель жидкости, но генерируемый пеленообразный поток отклоняется от горизонтальной плоскости на больший угол, в диапазоне от 45 до 60°, в направлении к центральной области орошаемой поверхности, расположенной непосредственно под жиклером 20 в глухой перегородке 15 распылителя. Такое распределение распыляемой жидкости позволяет повысить равномерность распыления жидкости над центральной частью орошаемой поверхности.
Возможен вариант, когда в выходном сечении диффузора 23, прикрепленного к торцевой поверхности цилиндрической части 13 корпуса, установлена перфорированная перегородка 24, к которой, одним концом, в точке ее пересечения с осью распылителя, закреплены, по крайней мере, две спицы 25 и 26, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора 23 таким образом, что спицы 25 и 26 перпендикулярны внутренней поверхности диффузора 23, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов 27 и 29, которые зафиксированы на спицах с помощью упоров.
Возможен вариант, когда в выходном сечении диффузора 23, между перфорированной перегородкой 24, и закрепленными на ней, посредством спиц 25 и 26, дополнительными распылителями, выполненными в виде винтовых барабанов 27 и 29, зафиксированных на спицах с помощью упоров, установлена перфорированная коническая обечайка 28, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке 24, в точке ее пересечения с осью распылителя.
Возможен вариант, когда полость 30 между перфорированной конической обечайкой 28, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке 24, в точке ее пересечения с осью распылителя, и поверхностью перфорированной перегородки 24, заполнена упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, который повышает мелкодисперсность фазы распыливаемой жидкости.
Сушильная установка для высоко влажных материалов работает следующим образом.
В патрубок 3 подается сушильный агент, затем через распылитель 5 в сушильной камере распыливают высушиваемый материал, при этом образуются частицы различных размеров. Мелкие частицы в основном пролетают мимо помещенных в сушильной камере инертных тел в виде нитей или лент, а крупные частицы дробятся ими или оседают на них. Раздробленные частицы улетают, успев высушиться, а крупные досушиваются на инертных телах 6. Применение инертных тел 6 в виде нитей или лент дает эффект саморегулирования времени пребывания частиц различных размеров в сушильной камере.
Благодаря выполнению инертных тел 6 в виде свободно подвешенных нитей за счет их интенсивных крутильных колебаний за счет вращения крыльчаток 9 от поступающего теплоносителя повышается степень однородности псевдоожиженного слоя (разрушение газовых пузырей, интенсификация перемешивания материала и т.д.), что способствует интенсификации процесса сушки.