Аппарат для безуносной сушки
Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Аппарат для безуносной сушки содержит загрузочное устройство влажного материала, вентилятор, систему очистки отработанного сушильного агента, сушильную камеру с цилиндрическим корпусом, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, при этом материал обечайки выполнен на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5...0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5...10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10...20 МПа, а удаление сухого продукта производится из бункера через шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, причем он выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30...45%, а подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими форсунками, равномерно расположенными по всему сечению обечайки, сушильный агент через пространство под верхней крышкой покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в потоке не менее 2 г/м3 являются: уровень звукового давления в диапазоне 145...150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 900...1100 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,0...2 с, при этом форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде, по крайней мере, одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения. Технический результат - повышение производительности сушки. 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 аппарат для безуносной сушки во взвешенном состоянии по а.с. СССР № 553424, F26B 17/10, 1975 г., содержащий загрузочный устройство влажного материала, сушильную камеру, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что аппарат для безуносной сушки содержит загрузочное устройство влажного материала, вентилятор, систему очистки отработанного сушильного агента, сушильную камеру с цилиндрическим корпусом, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, причем, материал обечайки выполнен на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5...0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5...10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10...20 Мпа, а удаление сухого продукта производится из бункера через шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, соединенный посредством вала с приводом, расположенным на крышке, причем пористый цилиндр выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30...45%, при этом подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими форсунками, равномерно расположенными по всему сечению обечайки, а сушильный агент через пространство под верхней крышкой покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в потоке не менее 2 г/м3 являются: уровень звукового давления в диапазоне 145...150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 900...1100 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,0...2 с, при этом форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.
Резонатор форсунки может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом и кольцом калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.
На фиг.1 показана схема аппарата для безуносной сушки во взвешенном состоянии, на фиг.2 - общий вид пневматической акустической форсунки.
Аппарат для безуносной сушки во взвешенном состоянии содержит цилиндрический корпус 1, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку 2, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки. Материал обечайки 2 выполнен на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5...0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5...10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10...20 Мпа.
Размеры кольцевого пространства определяются производительностью установки и количественными характеристиками исходного дисперсного материала, например размерами и формой частиц, гранулометрическим составом, плотностью, структурными свойствами и т.п. Удаление сухого продукта производится из бункера 7 через шлюзовой затвор 8. Для удаления сушильного агента из обечайки 2 предусмотрен вращающийся в кольцевом зазоре 9 полый пористый цилиндр 3, соединенный посредством вала 4 с приводом (на чертеже не показано), расположенным на крышке 5. Полый пористый цилиндр 3 выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30...45%. В качестве распылителя используется акустическая форсунка 6 (фиг.2) для распыливания жидкостей, которая содержит корпус 10 с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла 11 и резонатора 12. На корпусе 10 расположено кольцо 13 с конической поверхностью 14, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 15. Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал 16, а из него через сопло 11, выполненное в виде кольцевой щели, концентрично расположенной кольцевому резонатору 17, в кольцо 13 навстречу шнековому завихрителю 18, служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора, образованного резонатором 12. Жидкость подается из полого стержня 15 со шнековым завихрителем 18 на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки 19, на которую она и вытекает. Резонатор 12 выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца 13, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 20 с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса 10 и кольца 13 со стороны конической поверхности 14, а кольцо 13 расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 10 посредством его резьбового соединения 21.
Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 17, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом 10 и кольцом 13 калиброванных прокладок 22, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.
В зависимости от производительности камеры в промышленных условиях подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими форсунками 6, равномерно расположенными по всему сечению обечайки 2.
Сушильный агент через пространство под верхней крышкой 5 покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка (на чертеже не показано) для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки (на чертеже не показано). Оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в воздушном потоке не менее 2 г/м3 являются: уровень звукового давления в диапазоне 145...150 дБ. Частота колебательного процесса в диапазоне 900... 1100 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,0...2 с.
Аппарат для безуносной сушки во взвешенном состоянии работает следующим образом.
Сушильный агент с заданной температурой и влажностью поступает в свободное пространство между стенками корпуса 1 и обечайки 2. Под действием давления, создаваемого, например, вентилятором, сушильный агент проникает через поры стенок обечайки внутрь ее, здесь происходит тепломассообмен между газом и каплями или частицами, непрерывно подаваемыми через форсунку 6. Оседание капель или частиц на стенки обечайки предотвращается путем организованного отдува их от стенок сушильным агентом, поступающим через поры. Отработанный сушильный агент проходит через поры вращающегося полого пористого цилиндра 3, а частицы, приблизившиеся к поверхности цилиндра, попадают во вращающийся пограничный слой, формирующийся у его поверхности, и под действием центробежных сил отбрасываются снова в объем обечайки и выводятся из аппарата. Отделившийся от частиц сушильный агент через пространство под верхней крышкой 5 покидает аппарат.
Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распиливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 16, где встречает на своем пути резонатор 12, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 11 посредством калиброванного отверстия 20. В результате прохождения резонатора 12 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливаюшего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в канал 15. Из шнекового завихрителя 18 жидкость вытекает в виде пленки на площадку 19, а затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 14 кольца 13. Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы газоочистки: полнота заполнения живого сечения воздуховода водяным туманом; продолжительность контакта воды и воздуха; плотность водяного тумана.
Акустические форсунки, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6...0,8 м3/мин и воды 1,5...2,2 л/мин. Создаваемый им водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды 1,5 атм; сжатого воздуха 1,5...2 атм (0,15...0,2 МПа). Одним из наиболее эффективных способов исключения попадания вредных выбросов в окружающую среду является применение замкнутых циклов газового агента при сушке различных материалов.
Предложенный аппарат обеспечивает существенное снижение выброса частиц.
1. Аппарат для безуносной сушки, содержащий загрузочное устройство влажного материала, вентилятор, систему очистки отработанного сушильного агента, сушильную камеру с цилиндрическим корпусом, коаксиально расположенную в нем пористую обечайку, образующую свободное пространство для равномерного прохождения сушильного агента внутрь обечайки, отличающийся тем, что материал обечайки выполнен на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5...0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5...10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10...20 МПа, а удаление сухого продукта производится из бункера через шлюзовой затвор, причем для удаления сушильного агента из обечайки предусмотрен вращающийся полый пористый цилиндр, соединенный посредством вала с приводом, расположенным на крышке, причем пористый цилиндр выполнен из жесткого пористого материала, например пеноалюминия, или металлокерамики, или металлопоролона со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30...45%, при этом подача влажного материала или раствора может осуществляться несколькими форсунками, равномерно расположенными по всему сечению обечайки, а сушильный агент через пространство под верхней крышкой покидает аппарат, на выходе которого установлена акустическая установка для улавливания среднедисперсных частиц, соединенная с циклоном, связанным с устройством для выгрузки, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке с концентрацией частиц в потоке не менее 2 г/м3 являются: уровень звукового давления в диапазоне 145...150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 900...1100 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,0...2 с, при этом форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что резонатор форсунки выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом и кольцом калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.
