Пневмосушилка с циклонным сепаратором

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Технический результат - повышение производительности сушки. Это достигается тем, что в пневмосушилке с циклонным сепаратором, содержащей спиральный канал, образованный спиральной лентой, сверху и снизу герметично закрытый через эластичную прокладку соответственно крышкой и днищем, скрепленными шпильками, с образованием вихревой камеры, имеющей тангенциально расположенный к виткам спирального канала входной патрубок для подачи через него влажного продукта в смеси с воздухом, число витков n спирального канала лежит в оптимальном диапазоне от 4 до 6, а с вихревой камерой жестко связана и соосно с ней расположена сепарационная камера с переливным порожком, жестко закрепленным в днище, а выхлопной патрубок расположен соосно сепарационной камере, при этом на днище спирального канала закреплен вибратор, оптимальными параметрами работы которого являются: уровень вибрации в диапазоне 70...85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5...125 Гц, время воздействия 5 сек с интервалом 30 сек. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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 пневмосушилка комбинированная спирально-вихревая по а.с. СССР №553424, F26В 17/10, 1975 г., содержащая спиральный канал, сверху и снизу герметично закрытый соответственно крышкой и днищем с образованием вихревой камеры, входной и выходной патрубки (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в пневмосушилке с циклонным сепаратором, содержащей спиральный канал, сверху и снизу герметично закрытый соответственно крышкой и днищем с образованием вихревой камеры, входной и выходной патрубки, спиральный канал образован спиральной лентой, сверху и снизу герметично закрытый через эластичную прокладку соответственно крышкой и днищем, скрепленными шпильками, с образованием вихревой камеры, имеющей тангенциально расположенный к виткам спирального канала входной патрубок для подачи через него влажного продукта в смеси с воздухом, при этом число витков n спирального канала лежит в оптимальном диапазоне от 4 до 6, а с вихревой камерой жестко связана и соосно с ней расположена сепарационная камера с переливным порожком, жестко закрепленным в днище, а выхлопной патрубок расположен соосно сепарационной камере, при этом на днище спирального канала закреплен вибратор, оптимальными параметрами работы которого являются: уровень вибрации в диапазоне 70...85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5...125 Гц, время воздействия 5 сек с интервалом 30 сек.

Заявляемые аппараты наиболее эффективны для сушки дисперсных материалов 3-4 группы по классификации Сажина Б.С. Оптимальный диапазон спирального канала в 4-6 витков определяется физическими свойствами этих материалов.

На днище корпуса пневмосушилки закреплен вибратор (на чертеже не показан) для улучшения гидродинамики процесса, удаления со стенок спирального канала налипшего влажного или неготового продукта. Оптимальными параметрами для вибрационной обработки являются: уровень вибрации в диапазоне 70...85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5...125 Гц, время воздействия 5 сек с интервалом 30 сек.

Гидродинамика процесса сушки в предложенных аппаратах определяется в основном параметрами процесса пневмотранспорта влажного и высушиваемого материала, одним из основных параметров которого является гидравлическое сопротивление движущемуся двухфазному потоку частиц дисперсного материала и теплоносителя.

Для минимизации гидравлического сопротивления движущемуся двухфазному потоку необходимо периодическое удаление со стенок спирального канала налипшего влажного или неготового продукта.

Для этого на днище корпуса пневмосушилки закреплен вибратор. В качестве вибратора при частотах 31,5...125 Гц следует использовать электромагнитные вибраторы. Частота колебаний днища корпуса пневмосушилки в зависимости от технологического процесса, свойств материала и скорости его перемещения изменяется от 31,5 до 125 Гц. Соответственно амплитуда колебаний днища корпуса составляет 10...0,7 мм, а уровень вибрации лежит в диапазоне 70...85 дБ. Собственную частоту колебаний днища аппарата выбирают близкой к резонансу системы. В последнем случае осуществляется постоянный обмен кинетической и потенциальной энергий между колеблющейся массой двухфазного потока частиц дисперсного материала аппарата и системой «днище корпуса - вибратор». Качество этой системы определяет коэффициент передачи, который определяет отношение амплитуды силы, воспринимаемой днищем корпуса пневмосушилки, к амплитуде возмущающего воздействия, исходящего от вибратора.

На фиг.1 представлен общий вид пневмосушилки с циклонным сепаратором, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Пневмосушилка с циклонным сепаратором содержит спиральный канал 5, образованный спиральной лентой 3, сверху и снизу герметично закрытый через эластичную прокладку 9 соответственно крышкой 2 и днищем 1, скрепленными шпильками 8, с образованием вихревой камеры, имеющей тангенциально расположенный к виткам спирального канала 5 входной патрубок 6 для подачи через него влажного продукта в смеси с воздухом. Число витков n спирального канала лежит в оптимальном диапазоне от 4 до 6. С вихревой камерой жестко связана и соосно с ней расположена сепарационная камера 7 с переливным порожком, жестко закрепленным в днище 1. Выхлопной патрубок 4 расположен соосно сепарационной камере 7. На днище 1 спирального канала 5 закреплен вибратор (на чертеже не показан) для улучшения гидродинамики процесса. Вибратор может быть закреплен также на крышке 2 или непосредственно на стенке спирального канала 5 (на чертеже не показано). Оптимальными параметрами для вибрационной обработки являются: уровень вибрации в диапазоне 70...85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5...125 Гц, время воздействия 5 сек с интервалом 30 сек.

При сушке дисперсных материалов с длительным вторым периодом целесообразно после удаления свободной влаги проводить сушку в более «мягких» режимах. Для обеспечения таких режимов необходимо соблюдение оптимальных соотношений конструктивных параметров сушилки, а именно: отношение диаметра D₁ сепарационной камеры к диаметру D₂ вихревой камеры лежит в оптимальном интервале величин: D₁/D₂=0,57...0,84; отношение диаметра D₁ сепарационной камеры к диаметру D₃ выхлопного патрубка лежит в оптимальном интервале величин: D₁/D₃=1,6...1,8; отношение высоты Н спирального канала к его ширине В лежит в оптимальном интервале величин: Н/В=1,5...4,0; отношение ширины В спирального канала к его длине L лежит в оптимальном интервале величин: B/L=3,3×10^-3...7,2×10^-3; отношение диаметра D_H аппарата к его высоте Нн лежит в оптимальном интервале величин: D_H/Нн=0,58...0,82.

Пневмосушилка с циклонным сепаратором работает следующим образом.

Возрастание степени улавливания продукта из потока воздуха в циклонной части спиральной пневмосушилки можно объяснить эффектом концентрирования высушиваемого материала в пристенном слое при движении газовзвеси в спиральном канале и коагуляцией наиболее мелких частиц.

Расчет показывает, что практическое использование сушилок этого типа с приемлемым радиусом 1,5...2 м ограничено расходом сушильного агента 12...15 тыс.м³/ч.

Гидравлическое сопротивление этих сушилок 1,5...3,0 кПа, причем 30...40% его приходится на сопротивление циклонного сепаратора. Длина спирального канала 5 в зависимости от свойств высушиваемого материала составляет 10...20 м, что обеспечивает время пребывания материала в сушилке 1...3 с.

Достоинства предложенной сушилки в том, что она компактна и относится к аппаратам безуносного типа. Причем эффективность разделения фаз сравнима с эффективностью типовых циклонов при одинаковом диаметре сепарирующей части.

Так, при сушке суспензионного ПВХ (d₅₀=100 мкм) эффективность разделения дисперсной и газовой фаз в этой сушилке составила 99%, что позволило исключить из технологической схемы установки циклоны и фильтры для санитарной очистки отработанного сушильного агента перед выбросом его в атмосферу и таким образом существенно уменьшить общие энергетические затраты на сушку.

1. Пневмосушилка с циклонным сепаратором, содержащая спиральный канал, образованный спиральной лентой, сверху и снизу герметично закрытый через эластичную прокладку соответственно крышкой и днищем, скрепленными шпильками, с образованием вихревой камеры, имеющей тангенциально расположенный к виткам спирального канала входной патрубок для подачи через него влажного продукта в смеси с воздухом, с вихревой камерой жестко связана и соосно с ней расположена сепарационная камера с переливным порожком, жестко закрепленном в днище, а выхлопной патрубок расположен соосно сепарационной камере, отличающаяся тем, что число витков n спирального канала лежит в оптимальном диапазоне от 4 до 6, при этом на днище спирального канала закреплен вибратор, оптимальными параметрами работы которого являются уровень вибрации в диапазоне 70...85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5...125 Гц, время воздействия 5 с с интервалом 30 с.

2. Пневмосушилка с циклонным сепаратором по п.1, отличающаяся тем, что оптимальные режимы сушки осуществляются при следующих параметрах:

отношение диаметра D₁ сепарационной камеры к диаметру D₂ вихревой камеры лежит в оптимальном интервале величин D₁/D₂=0,57...0,84;

отношение диаметра D₁ сепарационной камеры к диаметру D₃ выхлопного патрубка лежит в оптимальном интервале величин D₁/D3=1,6...1,8;

отношение высоты Н спирального канала к его ширине В лежит в оптимальном интервале величин Н/В=1,5...4,0;

отношение ширины В спирального канала к его длине L лежит в оптимальном интервале величин В/L=3,3·10^-3...7,2·10^-3;

отношение диаметра D_H аппарата к его высоте Н_н лежит в оптимальном интервале величин D_H/Н_H=0,58...0,82.