установка для сушки пастообразных материалов на инертных телах

Формула изобретения

Установка для сушки пастообразных материалов на инертных телах, содержащая коническую камеру взвешенного слоя, барабан с тангенциальными вводами теплоносителя и устройство для бокового ввода пастообразного материала, отличающаяся тем, что внутри барабана с тангенциальными вводами теплоносителя соосно размещается вставка с направляющими воздушного потока с возможностью циклического регулируемого возвратно-поступательного движения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сушильной технике, а более конкретно - к сушилкам с активным гидродинамическим режимом, предназначенным для сушки пастообразных материалов во взвешенном закрученном слое инертных частиц, и может найти применение в производстве красителей, медицинских препаратов и других продуктов.

Известна сушилка (см. а.с. СССР № 1170250 по классу F26В 17/10) для суспензий и пастообразных материалов на инертных телах, содержащая цилиндроконическую камеру взвешенного слоя с барабаном в нижней части, патрубки для тангенциального ввода теплоносителя и конус с форсунками для подачи влажного материала.

К недостаткам этой сушилки следует отнести:

а) возникновение локальных прорывов (каналов) вследствие неоднородности закрученного потока воздуха, подающегося в закрученный слой материала. В аппаратах этого типа при максимально носимом количестве инерта наблюдается нарушение однородности гидродинамики слоя, что приводит к образованию каналов и прорывов теплоносителя;

б) появление застойных зон, в которых наблюдается агрегатирование влажного материала, при количестве инертного носителя, близком к максимально возможному.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка (см. а.с. SU 1366825 по классу F26В 17/10) для сушки пастообразных материалов, содержащая коническую камеру взвешенного слоя, барабан с двумя тангенциальными вводами теплоносителя и центральным конусом и устройство для бокового ввода пастообразного материала.

Потоки теплоносителя, вводимые через барабан, воздействуют на частицы инертного носителя и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный кольцеобразный закрученный поток инертных частиц, в который вводится пастообразный материал. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя.

К недостаткам этой установки следует отнести следующее:

1. Большая поперечная неоднородность закрученного потока теплоносителя по сечению в нижней части слоя теплоносителя, формирующегося при его тангенциальном двухпоточном вводе через барабан.

2. При количестве инерта, близком к максимально возможному, наблюдается образование локальных застойных зон в закрученном слое с уплотнением инерта и агрегатообразованием, что сопровождается снижением степени отработки теплоносителя вследствие образования сквозных каналов в слое и, как следствие, снижением производительности аппарата.

3. При подаче пастообразного материала, близкой к максимально возможному значению, снижается истирающая способность слоя инерта и увеличивается склонность к агрегатообразованию.

Указанные недостатки снижают, в целом, производительность установки, особенно при высоковлажных и вязких пастах.

Технической задачей является повышение производительности аппарата за счет циклического изменения угла закрутки потоков теплоносителя . Указанная техническая задача достигается тем, что сушилка, содержащая коническую камеру взвешенного слоя, вертикальный барабан для ввода теплоносителя и устройство для ввода пастообразного материала, отличается тем, что для циклического изменения угла закрутки потоков теплоносителя внутри барабана с тангенциальными вводами теплоносителя соосно размещается вставка с направляющими воздушного потока с возможностью регулируемого возвратно-поступательного движения, причем имеется возможность регулирования частоты в зависимости от свойств высушиваемых материалов.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вставка регулируемого возвратно-поступательного движения с направляющими воздушного потока; на фиг.4 - иллюстрация выбора оптимальной частоты возвратно-поступательного движения вставки.

Установка для сушки пастообразных материалов на инертных телах содержит коническую камеру 1 взвешенного слоя инертных частиц 4, вертикальный барабан 2 для двухпоточного тангенциального ввода теплоносителя, устройство ввода высушиваемого материала 3, вставку возвратно-поступательного движения 5, снабженную направляющими воздушного потока 6, дающую возможность циклического изменения угла закрутки потоков теплоносителя , привод для возвратно-поступательного движения вставки 7.

Установка работает следующим образом.

Потоки теплоносителя, вводимые через барабан 2, воздействуют на частицы инертного носителя и приводят его во взвешенное состояние. При этом образуется плотный закрученный поток инертных частиц 4, в который вводится пастообразный материал. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя.

Для регулирования гидродинамики циклического закрученного слоя материала дополнительно производится воздействие на закрученный поток теплоносителя посредством изменения углов ввода теплоносителя за счет циклического изменения угла наклона направляющих . При таком воздействии закрученный слой с заданной частотой изменяет свое равновесное положение внутри сушильного аппарата. Это дает возможность:

1) увеличить максимальное количество носимого инерта;

2) устранить условия образования прорывов теплоносителя в слое;

3) повысить устойчивость слоя;

4) обеспечить разрушение агрегатов, образующихся в процессе сушки;

5) производить зачистку верхней кромки рабочей камеры от накапливающегося пылевидного продукта;

6) увеличить истирающую способность взвешенного слоя инертного материала.

При использовании соосной вставки возвратно-поступательного движения постоянно изменяется угол подачи потоков теплоносителя в слое инерта за счет перемещения направляющих воздушного потока. Направляющие выполнены из упругого листового материала. Конструктивно верхние части направляющих закрепляются на вставке при помощи осей, нижние части - в воздуховодах, что дает возможность возвратно-поступательного перемещения вставки. При работе вставки непрерывно изменяется гидродинамика взвешенного слоя инерта, что в целом существенно снижает вероятность образования сквозных каналов во взвешенном слое и приводит к увеличению максимально возможного количества инерта и, как следствие, увеличению производительности аппарата. Аналогичные положительные явления наблюдаются при вертикальном перемещении решетки в классическом виброкипящем слое.

Вследствие инерционности слоя материала по отношению к потоку теплоносителя локальная гидродинамика слоя постоянно меняется и сквозные каналы проскока теплоносителя не успевают формироваться. Кроме того, изменение угла ввода теплоносителя дополнительно приводит к интенсификации тепло- и массопередачи за счет увеличения относительной скорости частиц инерта и теплоносителя преимущественно в нижней части аппарата.

Оптимальная частота возвратно-поступательного движения вставки зависит от количества инертного материала, начальной влажности пасты, адгезионных и когезионных свойств высушиваемого материала и определяется экспериментальным путем для конкретного материала по двум параметрам: устойчивость слоя без образования прорывов теплоносителя и максимальное количество носимого инерта.

В реальных аппаратах предварительно определяется оптимальный угол подачи теплоносителя в аппарат при неподвижной вставке путем определения максимально носимого количества инерта. Затем задается изменение угла в пределах 3-4°. Далее при работающей сушилке определяется оптимальная частота возвратно-поступательного движения вставки. На фиг.4 показана типичная функция максимально носимого количества инерта G_{u max} в зависимости от частоты возвратно-поступательного движения вставки f. Для многих пастообразных высушиваемых материалов (анилиновые красители, медицинские препараты) f_опт находится в пределах 0,35 0,4 Гц. При больших частотах пульсация закрученного слоя вырождается.

По сравнению с прототипом достигнуто увеличение на 15-22% количества носимого материала в рабочем объеме сушилки, увеличение до 30% максимального количества подаваемого теплоносителя, увеличение на 10-15% коэффициентов тепло- и массопередачи.

Использование предлагаемой сушильной установки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества:

1. повышение производительности сушильного аппарата за счет увеличения расхода теплоносителя и количества носимого инерта;

2. интенсификация процессов тепло- и массопереноса вследствие повышения коэффициентов тепло- и массопередачи за счет увеличения относительной скорости теплоносителя и инерта;

3. разрушение сквозных каналов, образующихся в закрученном слое высушиваемого материала, и увеличение количества носимого материала в рабочем объеме установки за счет непрерывного циклического изменения гидродинамики закрученного потока инертного материала;

4. возможность создавать полидисперсные взвешенные слои;

5. возможность интенсивной зачистки верхней части рабочей камеры при накапливании высушенного пылевидного материала на стенках аппарата.