Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов
Владельцы патента RU 2408430:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" (RU)
Изобретение относится к охлаждению сыпучих материалов наружным воздухом и может найти применение в промышленности стройматериалов или в сельском хозяйстве при охлаждении зернового материала. Вихревой аппарат содержит рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с плавно сужающимся концом. Аппарат имеет верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством. Газоотвод расположен на оси камеры, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса. Разгрузочное устройство выполнено в виде осадочной камеры. Поверхность верхней и нижней частей рабочей камеры, а также поверхность газоотвода выполнены в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов, образующих завихрители. Цилиндры камеры и газоотвода выполнены на одном уровне, симметрично друг другу. Обеспечивается увеличение скорости охлаждения материалов и наиболее его эффективная обработка. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к охлаждению сыпучих материалов наружным воздухом и может найти применение в промышленности промстройматериалов или в сельском хозяйстве при охлаждении зернового материала.
Известен вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов, содержащий приемный бункер, расположенный на верхнем воздухоподводящем коллекторе, для подачи нагретого зернистого материала. Охлаждающий наружный воздух нагнетается по нижнему воздухоподающему коллектору, связанному с газоподающим устройством. Между воздухоподающими коллекторами расположена верхняя часть рабочей камеры, имеющая форму усеченного конуса с высотой, равной 1/3 общей высоты рабочей камеры, и углом при вершине, равным 60°. Под нижним воздухоподводящим коллектором расположена нижняя часть рабочей камеры, имеющая форму параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образован выступ с плавно сужающимся концом, также внутри рабочей камеры расположена спираль. Вихревая камера также содержит газоотвод, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса для выхода отработанного материала с отработанным воздухом и разгрузочное устройство в виде осадочной камеры с перфорированной крышкой, расположенной над газоотводом (см. SU №2255808, В02С 9/04, 21/00, опубл. 10.07.2005).
Недостатком известного аппарата является небольшая скорость охлаждения, малое время пребывания частиц зернистого материала в зоне интенсивной обработки и образование застойной зоны на дне аппарата в результате низких скоростей обдува.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов, содержащий рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, при этом внутренняя поверхность верхней и нижней частей рабочей камеры, а также внешняя поверхность газоотвода выполнены в виде соединенных между собой парабол, образующих завихрители, причем вершины парабол камеры и газоотвода направлены на середину основания противоположной параболы (см. SU №2341331, В02С 9/04, 21/00, опубл. 20.12.2008, Бюл. №35).
Недостатком известного аппарата является сложность изготовления завихрителей и малое время пребывания частиц зернистого материала в зоне интенсивной обработки при транспортировке в газоотводе.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения материалов, снижение энергозатрат.
Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости охлаждения материалов и наиболее эффективной обработке материала.
Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом аппарате для охлаждения сыпучих материалов, содержащем рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с образованием выступа с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, согласно изобретению поверхность верхней и нижней частей рабочей камеры, а также поверхность газоотвода выполнены в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов, образующих завихрители, причем цилиндры камеры и газоотвода выполнены на одном уровне, симметрично друг другу.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются новая форма выполнения завихрителей, а именно в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов, образующих поверхность рабочей камеры, а также наличие таких завихрителей на внешней поверхности газоотвода. Причем цилиндры камеры и газоотвода выполнены на одном уровне, симметрично друг другу, что способствует более интенсивной обработке и плавному переходу материала на следующий участок, а затем - на дно камеры.
Установка в камере завихрителей в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов способствует направленному движению материала по всей поверхности навстречу вихревому воздушному потоку, обеспечивающему интенсивное охлаждение нагретого материала за счет наиболее полного контакта материала и воздушного потока. Наличие в камере завихрителей в форме цилиндров и усеченных конусов и выполнение поверхности газоотвода в форме цилиндров и усеченных конусов позволяет достичь равномерного распределения дисперсного материала в камере, позволяет увеличить скорость охлаждения, повысить эффективность обработки сыпучих материалов с последующим направлением отработанного материала на дно рабочей камеры. Равномерно распределенный материал смешивается, выравнивается воздушным потоком, увеличивается тепломассообмен и тем самым производительность аппарата. Расположение цилиндров и усеченных конусов симметрично друг другу позволяет равномерно разделить поток воздуха и обеспечить плавный переход на следующий участок, а значит улучшить эффективность и качество обработки сыпучего материала.
Выполнение газоотвода в виде цилиндров, соединенных с усеченными конусами, способствует наиболее интенсивному охлаждению материала и съему влаги, т.к. происходит более тщательная обработка материала в вихревом потоке и осуществляется плавный переход на дно камеры и последующая транспортировка в газоотвод, где происходит конечное охлаждение сыпучего материала при транспортировании в закрученном потоке.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, где изображен схематично вихревой аппарат.
Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов содержит приемный бункер 1, расположенный на верхнем 2 воздухоподающем коллекторе. Охлаждающий наружный воздух нагнетается по нижнему 3 воздухоподающему коллектору, связанному с газоподающим устройством 4. Аппарат содержит рабочую камеру, верхняя часть 5 которой расположена между воздухоподающими коллекторами 2 и 3 и имеет форму усеченного конуса с высотой, равной 1/3 общей высоты рабочей камеры, и углом при вершине, равным 60°. Под нижним 3 воздухоподающим коллектором расположена нижняя часть 6 рабочей камеры, имеющая форму параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образован выступ 7 с плавно сужающимся концом. Рабочая камера содержит расположенный на ее оси газоотвод 8, внешняя поверхность которого выполнена в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов, расположенных по всей его длине, для более полного выхода отработанного материала с отработанным воздухом. Внутренняя поверхность верхней 5 и нижней 6 частей рабочей камеры также выполнена в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов, образующих завихрители 9. Цилиндры и конусы камеры и газоотвода расположены симметрично друг другу. Аппарат также содержит разгрузочное устройство 10 в виде осадочной камеры с перфорированной крышкой, расположенной над газоотводом 8.
Вихревой аппарат работает следующим образом.
Нагретый зернистый материал подают воздушным потоком из бункера 1 через верхний 2 воздухоподающий коллектор в верхнюю часть 5 рабочей камеры на завихрители 9 навстречу вихревому воздушному потоку, образованному газоподающим устройством 4, куда нагнетается по нижнему 3 воздухоподающему коллектору охлаждающий наружный воздух.
В верхней части 5 рабочей камеры происходит интенсивное охлаждение нагретого зернистого материала за счет высоких скоростей обдува, возникающих при встречном движении вихревого потока и зернистого материала. При дальнейшем направленном движении частиц материала вниз в верхней части 5 рабочей камеры навстречу воздушному потоку происходит их торможение до состояния покоя и образуется поток газовзвеси. Под действием центробежных сил частицы оседают на поверхность завихрителей 9, образуя слой, который затем увлекается воздушным потоком и постепенно переходит на нижележащие завихрители 9. При этом происходит одновременная обработка материала потоком воздуха в зоне, близлежащей к завихрителям 9, и одновременное плавное перемещение материала на нижележащие завихрители. Увлекаемые воздушным потоком частицы материала постепенно переходят на завихрители 9 нижней части 6 камеры и направление их движения совпадает с направлением вращения вихревого потока, где и осуществляется окончательное охлаждение зернистого материала. На каждом завихрителе 9 происходит интенсивное охлаждение материала за счет направленного движения по всей поверхности цилиндра и усеченного конуса навстречу вихревому воздушному потоку и одновременной обработке материала на цилиндрах и усеченных конусах завихрителей 9. Сформированный слой многократно переходит в разряженное состояние.
Охлажденные частицы материала постепенно опускаются на дно рабочей камеры 6, где под действием аэродинамической силы плавно поднимаются вверх, скользя по выступу 7, и увлекаются потоком отработанного воздуха, поступающего в газоотвод 8 вихревого аппарата, где происходит окончательное охлаждение материала за счет плавных переходов по поверхности цилиндров и усеченных конусов в вихревом потоке. По газоотводу 8 отработанный материал поднимается с отработанным воздухом до разгрузочного устройства 10, посредством пневмотранспортирования, где материал оседает и удаляется наружу. Тем самым обеспечивается подача охлажденного материала для дальнейшей обработки.
Применение предлагаемого вихревого аппарата для охлаждения зернистого материала позволит подавать охлажденный материал на определенную высоту для последующей обработки, окончательно охлаждать обрабатываемый материал в газоотводе во время подачи его в разгрузочное устройство. Кроме того, совмещение в одном устройстве транспортной операции с термообработкой сыпучего материала позволит в послеуборочной обработке зерна отказаться от транспортирующего органа, например нории и зерносушилки, что дает снижение энергозатрат и уменьшение себестоимости обработки. Снижение энергозатрат достигается за счет направленности движения потока, отсутствия застойных зон из-за меньшей подачи наружного воздуха.
Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов, содержащий рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, отличающийся тем, что поверхность верхней и нижней частей рабочей камеры, а также поверхность газоотвода выполнены в виде соединенных между собой цилиндров и усеченных конусов, образующих завихрители, причем цилиндры камеры и газоотвода выполнены на одном уровне симметрично друг другу.
