Установка для сушки дисперсного материала в активном гидродинамическом режиме с свч-энергоподводом

Изобретение относится к технике сушки, в частности к устройствам проведения тепло- и массообменных процессов, а именно к комбинированной сушке дисперсных материалов, и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и смежных с ними областях промышленности. В установке для сушки дисперсного материала в активном гидродинамическом режиме с СВЧ-энергоподводом, содержащей вихревую камеру с входным патрубком для ввода газовзвеси, новым является то, что вихревая камера снабжена СВЧ-излучателями в виде магнетронов с защитными экранами, установленными симметрично относительно оси вихревой камеры, фторопластовыми окнами для предотвращения контакта материала с магнетронами. Технической задачей изобретения является повышение качества высушиваемого продукта, интенсификация процессов тепло- и массообмена, повышение производительности установки и уменьшение энергозатрат при сушке дисперсного материала. 3 ил.

 

Изобретение относится к технике сушки, в частности к устройствам проведения тепло- и массообменных процессов, а именно к комбинированной сушке дисперсных материалов, и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и смежных с ними областях промышленности.

В промышленности широко используется техника с комбинированным энергоподводом в качестве одного из наиболее эффективных средств интенсификации процесса сушки дисперсных материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является вихревая сушилка, содержащая вихревую камеру с входным патрубком для ввода газовзвеси, причем отверстие в днище камеры соединяет ее с улиткой и выходным патрубком. [Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. - М.: Химия, 1988, с.301-302 и рис.7-30.]

Известная конструкция имеет ряд существенных недостатков:

- невысокая интенсивность процесса сушки;

- необходимость в дополнительном оборудовании для получения исходной газовзвеси;

- необходимость в дальнейшем пылеотделительном (разделительном) оборудовании;

- низкая производительность и большие энергозатраты, так как увеличение производительности такой сушилки, работающей с протоком дисперсного материала, связано с увеличением диаметра и высоты камеры, а увеличение размеров вихревой камеры приводит к возрастанию энергозатрат, необходимых для сохранения той же величины центробежной силы, удерживающей в камере слой дисперсного материала;

- невысокое качество высушиваемого материала, так как при температуре, не превышающей допустимую для данного продукта, продолжительность процесса велика, частицы материала истираются.

Технической задачей изобретения является повышение качества высушиваемого продукта, интенсификация процессов тепло- и массообмена, повышение производительности установки и уменьшение энергозатрат при сушке дисперсного материала.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для сушки дисперсного материала в активном гидродинамическом режиме с СВЧ-энергоподводом, содержащей вихревую камеру с входным патрубком для ввода газовзвеси, новым является то, что вихревая камера снабжена СВЧ-излучателями в виде магнетронов с защитными экранами, установленными симметрично относительно оси вихревой камеры, фторопластовыми окнами для предотвращения контакта материала с магнетронами, в качестве входного патрубка для ввода газовзвеси используют устройство, состоящее из бункера для загрузки влажного дисперсного материала, патрубка для ввода горячего теплоносителя и разгонного участка трубопровода, при этом установка дополнительно снабжена калорифером, эжектором и осадительным циклоном.

Технический результат заключается в повышении качества высушиваемого продукта, интенсификации процессов тепло- и массообмена путем создания комбинированного активного гидродинамического режима взаимодействия теплоносителя с частицами дисперсного материала в поле СВЧ, при котором достигается максимальная скорость и обеспечивается наибольшая активная поверхность контакта фаз с эффектом самовыравнивания влажности.

На фиг.1 изображен общий вид установки для сушки дисперсного материала; фиг.2 - вид А; фиг.3 - вид Б.

Установка для сушки дисперсного материала в активном гидродинамическом режиме с СВЧ-энергоподводом состоит из электродвигателя 1, приводящего в движение крыльчатку вентилятора 2, калорифера 3 для подогрева теплоносителя, вихревой сушильной камеры 4, снабженной СВЧ-излучателями в виде магнетронов 5 с защитными экранами 14 и фторопластовыми окнами 15, системы трубопроводов 6, эжектора 7, осадительного циклона 8, патрубка 9 для отвода высушенного продукта в виде газовзвеси, устройства 10 для получения газовзвеси, состоящего из бункера загрузки 11, патрубка 12 для ввода горячего теплоносителя и разгонного участка трубопровода 13.

Установка работает следующим образом.

Теплоноситель (воздух) засасывается вентилятором 2 через магнетроны 5, тем самым, охлаждает их и нагревается до определенной температуры. От вентилятора теплоноситель делится на два потока, один из которых подается через калорифер 3, установка которого позволяет получать сухой горячий теплоноситель необходимой температуры (температуру можно менять в зависимости от влажности исходного продукта). А небольшая часть воздуха подается в эжектор 7 для создания разрежения в трубопроводе отработанного теплоносителя. Исходный дисперсный материал через бункер загрузки 11 поступает в зону разгонного участка трубопровода 13. Одновременно из калорифера 3 в нее через патрубок 12 подается поток горячего теплоносителя, где происходит распределение частиц влажного дисперсного материала в потоке горячего теплоносителя с образованием газовзвеси и осуществляется предварительная подсушка. В этой зоне происходит также разгон частиц до скорости, обеспечивающей циркуляцию материала в аппарате.

Для создания стабильной работы вихревой камеры необходимо плотное соединение бункера с загрузочной щелью и наличие в бункере во время работы достаточного количества материала, который предотвратит проникновение газового потока из камеры в бункер.

Из устройства 10 газовзвесь тангенциально подается в вихревую камеру, где интенсивно происходит процесс сушки. Поток теплоносителя вместе с частицами материала совершает сложное циркуляционное движение по окружности аппарата, увеличивая при этом свою скорость. Тангенциальная скорость частиц обусловливает возникновение центробежной силы, которая отбрасывает частицы от центра вихревой камеры к ее стенкам, образуя вращающееся кольцо, что приводит к истиранию крупных частиц с непрерывным обновлением их поверхности.

Интенсификация тепломассообмена в процессе сушки происходит и за счет воздействия СВЧ-энергии на частицы дисперсного материала.

Подвод СВЧ-энергии к частицам материала обеспечивается двумя магнетронами 5, которыми снабжена вихревая камера. Необходимое охлаждение магнетронов осуществляется путем всасывания наружного воздуха в вентилятор 2 через защитные экраны 14 магнетронов. Контакту магнетронов 5 с частицами материала препятствуют фторопластовые окна 15, расположенные за магнетронами в стенке вихревой камеры и свободно пропускающие СВЧ-излучение.

В процессе сушки более влажные частицы дисперсного материала под воздействием СВЧ-энергии нагреваются более интенсивно, чем частицы, имеющие меньшую влажность, таким образом, происходит выравнивание влажности материала. Поэтому температура теплоносителя может быть снижена на 20...40°С, чем в случае только конвективного подвода тепловой энергии.

В общем случае СВЧ-поле имеет сложную конфигурацию и распределяется по объему сушильной камеры неравномерно. Для устранения данного недостатка магнетроны 5 установлены симметрично относительно оси вихревой камеры и с учетом интенсивного закручивания частиц материала с теплоносителем, что позволяет более равномерно распределить СВЧ-поле по всему объему.

По мере высыхания частицы высушенного продукта за счет вновь вводимого материала постоянно захватываются потоком воздуха и выносятся через центральное отверстие в вихревой камере 4 в трубопровод 6. По трубопроводу теплоноситель с высушенными частицами продукта подается в осадительный циклон 8, где происходит интенсивное разделение высушенной твердой и отработанной газовых фаз потока. Сухой продукт выводится через отверстие в конической части осадительного циклона 8, а отработанный теплоноситель выводится в атмосферу.

Таким образом, предлагаемая установка для сушки дисперсных материала в активном гидродинамическом режиме с СВЧ-энергоподводом имеет следующие преимущества:

- комбинированный конвективно-высокочастотный способ подвода тепла позволяет интенсифицировать процесс сушки, повысить производительность установки и эффективность использования габаритных размеров вихревой сушилки;

- наличие питателя, патрубка для ввода теплоносителя и разгонного участка трубопровода позволяет получать газовзвесь непосредственно перед входом в вихревую камеру, не требуя дополнительных сложных устройств;

- так как сушилка позволяет разделять газовзвесь на высушенную твердую и отработанную газовые фазы, то она является сушилкой безуносного типа;

- значительное снижение энергозатрат на процесс сушки по сравнению с подводом тепла только за счет нагрева в СВЧ-поле;

- повышение качества готового продукта вследствие равномерного высушивания за счет эффекта самовыравнивания влажности;

- предлагаемая установка является универсальной, то есть она может использоваться во всех отраслях промышленности, где необходима сушка дисперсных материалов.

Установка для сушки дисперсного материала в активном гидродинамическом режиме с СВЧ-энергоподводом, содержащая вихревую камеру с входным патрубком для ввода газовзвеси, отличающаяся тем, что вихревая камера снабжена СВЧ-излучателями в виде магнетронов с защитными экранами, установленными симметрично относительно оси вихревой камеры, фторопластовыми окнами для предотвращения контакта материала с магнетронами, в качестве входного патрубка для ввода газовзвеси используют устройство, состоящее из бункера для загрузки влажного дисперсного материала, патрубка для ввода горячего теплоносителя и разгонного участка трубопровода, при этом установка дополнительно снабжена калорифером, эжектором и осадительным циклоном.