Конвективно-радиационная сушилка

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для сушки дисперсных материалов в пищевых и химических технологиях.
Известна сушилка с регулируемым закрученным потоком теплоносителя, которая имеет цилиндроконическую сушильную камеру с окном и патрубком для вывода смеси сушеного продукта и отработанного теплоносителя и крышкой, патрубок для ввода исходного влажного дисперсного материала, патрубок для подачи осевого потока теплоносителя, в котором в нижней части концентрично расположен завихритель, а в его верхней части тангенциально установлен патрубок для подвода дополнительного потока теплоносителя. Однако использование данной конструкции ограниченно для широкого диапазона объектов сушки, так как предусматривает использование только конвективного энергоподвода. Данная конструкция применима преимущественно для быстросохнущих материалов (см. патент РФ №2480693, 2013).
Самым близким по технической сути решением является распылительная сушилка, которая содержит сушильную камеру, распылитель, систему отсоса, узел выгрузки и вертикальные прямоугольные перегородки, жестко закрепленные на внутренней поверхности цилиндрической части сушильной камеры, при этом перегородки и цилиндрическая часть сушильной камеры выполнены одинаковыми по высоте, круговым массивом вокруг оси сушильной камеры в пространстве между вертикальными прямоугольными перегородками сушильной камеры установлены и жестко зафиксированы трубчатые галогенные излучатели, снабженные отражателями. Однако данная конструкция применима исключительно для высушивания жидких материалов и не позволяет организовать процесс сушки дисперсных материалов в кипящем слое (см. патент РФ №170613, 2017).
Техническая задача - создание устройства, осуществляющего конвективно-радиационную сушку дисперсных материалов в кипящем слое.
Технический результат - увеличение интенсивности процесса сушки за счет усовершенствования конструкции устройства.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем сушильную камеру, систему отсоса, узел выгрузки, вертикальные прямоугольные перегородки, жестко закрепленные на внутренней поверхности цилиндрической части сушильной камеры, при этом перегородки и цилиндрическая часть сушильной камеры выполнены одинаковыми по высоте, круговым массивом вокруг оси сушильной камеры, в пространстве между вертикальными прямоугольными перегородками сушильной камеры установлены и жестко закреплены трубчатые галогенные излучатели, снабженные отражателями, на дне сушильной камеры установлена газораспределительная решетка, а в боковую стенку сушильной камеры вмонтирован узел загрузки материала, при этом патрубок ввода сушильного агента расположен в нижней части сушильной камеры.
На чертеже изображено предлагаемое устройство (фиг. 1 - общий вид, фиг. 2 - вид сбоку, фиг. 3 - вид сверху, фиг. 4 - вид в разрезе).
Устройство имеет сушильную камеру 1, расположенный в нижней части сушильной камеры патрубок для ввода сушильного агента 2, установленную на дне сушильной камеры газораспределительную решетку 3, патрубок для ввода сушильного агента 4, расположенный тангенциально к поверхности сушильной камеры, узел загрузки материала 5, систему отсоса 6, циклон 7, узел выгрузки материала 8, в полости сушильной камеры 1 установлены и жестко зафиксированы вертикальные прямоугольные перегородки 9 круговым массивом вокруг оси сушильной камеры 1 с образованием одинаковых щелевых зазоров, угол между перегородками равен а=360/n, где n - количество перегородок (разрез В-В). Перегородки 9 жестко закреплены на внутренней поверхности сушильной камеры с помощью креплений 13 и стержневых крепежных элементов 14 для придания жесткости конструкции (разрезы А-А и Г-Г). Для обеспечения радиационного инфракрасного энергоподвода в рабочую зону сушки по высоте сушильной камеры 1 установлены трубчатые галогенные излучатели 10, снабженные отражателями 11, которые жестко закреплены на внутренней поверхности камеры 1 с помощью креплений 12 круговым массивом вокруг оси сушильной камеры 1 в пространстве между вертикальными прямоугольными перегородками, угол между излучателями равен b=360/m, где m - количество излучателей (разрез В-В).
Патрубок ввода сушильного агента 2 расположен в нижней части сушильной камеры 1 для осуществления подачи сушильного агента под газораспределительную решетку 3, установленную на дне сушильной камеры 1, с целью создания кипящего слоя высушиваемого материала на поверхности газораспределительной решетки 3. На газораспределительную решетку 3 загрузка материала производится через узел загрузки материала 5, который для этой цели вмонтирован в боковую стенку сушильной камеры 1.
Устройство работает следующим образом. Исходный продукт, подвергаемый сушке, подается через узел загрузки материала 5 в объем сушильной камеры 1 на газораспределительную решетку 3. Ввод сушильного агента осуществляется по патрубкам 2 и 4. Благодаря вводу сушильного агента через патрубок 2 под газораспределительную решетку 3, создается кипящий слой высушиваемого продукта. Благодаря вводу сушильного агента через патрубок 4 по касательной к окружности сушильной камеры 1 и наличию в ней вертикальных прямоугольных перегородок 9, осуществляется дополнительная подача сушильного агента между перегородками 9 в зону сушки. Таким образом, достигается активный аэродинамический контакт продукта и сушильного агента в сушильной камере 1. Дополнительный радиационный подвод энергии в зону сушки создается при помощи инфракрасных излучателей 10 и отражателей 11. Перегородки 9 установлены вертикально и выполнены одинаковыми по высоте с сушильной камерой 1 для равномерного подвода сушильного агента и выравнивания температуры сушильного агента по высоте сушильной камеры, в результате чего достигается увеличение интенсивности процесса сушки.
Частицы продукта при контакте с сушильным агентом высыхают, становятся легче и далее транспортируются потоком теплоносителя через систему отсоса 6 в циклон 7, где за счет возникающей центробежной силы происходит отделение отработавшего сушильного агента от сухого продукта, который отводится через узел выгрузки материала 8.
Дополнительный ввод сушильного агента через патрубки 4 позволяет выровнять температуру сушки по высоте сушильной камеры и обусловливает более интенсивное обтекание частиц сушильным агентом, что наряду с радиационным подводом энергии от инфракрасных излучателей 11 значительно интенсифицирует процесс сушки. Таким образом, создается комбинированный подвод энергии для высушивания продукта, основанный на сочетании конвективного и радиационного способов подвода энергии.
Сушильный агент, проходя через пространство между перегородками 9, разделяется на несколько перекрещивающихся потоков, которые отталкивают взвешенные частицы от поверхности перегородок и, следовательно, от стенок сушильной камеры. Таким образом, исключается контакт частиц продукта со стенками сушильной камеры 1, излучателями 10 и отражателями 11 и обеспечивается надежная и эффективная работа сушилки.
Конвективная составляющая энергоподвода позволяет обеспечить высушивание частиц при активном аэродинамическом контакте с сушильным агентом. Также конвективный подвод энергии необходим для организации, пневмотранспорта высохших частиц и их отделения от потока отработавшего сушильного агента. Дополнительный радиационный энергоподвод для частиц продукта, создаваемый трубчатыми галогенными излучателями и направляемый отражателями, позволяет смягчить температурные режимы сушки при снижении начальных температур сушильного агента и продукта, что обеспечивает сохранность качественных показателей материала за счет объемного равномерного прогрева частиц продукта при сушке. За счет комбинирования конвективного и радиационного энергоподвода при активном аэродинамическом контакте продукта и сушильного агента увеличивается интенсивность процесса сушки при снижении начальной температуры сушильного агента и, как следствие, снижении температуры высушиваемого продукта для обеспечения его качества.
Соотношение расходов сушильного агента подводимого через патрубки, количество перегородок и инфракрасных излучателей с отражателями зависят от ряда факторов: производительность установки, параметры кипящего слоя, время сушки, геометрические характеристики сушильной камеры и др. Газораспределительная решетка необходима для равномерного распределения сушильного агента по сечению аппарата и создания кипящего слоя высушиваемого материала.
Установка используется для: непрерывной сушки дисперсного материала при конвективно-радиационном способе подвода энергии, периодической сушки дисперсного материала при осциллирующих режимах и комбинировании конвективного и конвективно-радиационного способов подвода энергии, периодической сушки дисперсного материала при радиационном способе подвода энергии, непрерывной сушки дисперсного материала при радиационном способе подвода энергии.
Положительный эффект предлагаемого устройства обеспечивается за счет усовершенствования конструкции сушилки. Данное устройство позволяет увеличить интенсивность процесса сушки.
Источники информации принятые во внимание:
1. Патент РФ №2480693, 2013.
2. Патент РФ №170613, 2017 (прототип).