Способ сушки жидких материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(46) 07.12.84. Бюл. В 45 (72) В.К. Самсонюк, С.М. Репринцева . Н.В. Федорович и К,Г. Чижик (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им, А.В. Лыкова(53) 66.047,.791.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство ССС В 545842, кл. Р 26 В 3/10, 1977.2. Авторское свидетельство СССР В 800532, кл, Р 26 В 3/08, 1979. ЗСЮ Г 26 В 3/08; Р 26 В 5(54) (57) СПОСОБ СУШКИ ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ, обладающих повышенной вязкостью, преимущественно торфяногокрасителя, путем их напыления наинертную насадку, приводимую потоком теплоносителя в псевдоожиженноесостояние, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что с целью интенсификациитепломассообмена .и снижения энергозатрат, на инертную насадку дополнительно накладывают акустическоеполе интенсивностью 145-180 дБ.1 11280Изобретение относится к сушильной технике, к способам сушки жидких вязких материалов, например водного раствора гуматов аммония(торфяной краситель), и может быть использовано для сушки широкого класса материалов, применяемых в химической, торфяной, химико-Фармацевтической и других отраслях промышленности.Известен способ сушки термочувствительных материалов во взвешенном состоянии во встречных соударяющихся струях теплоносителя с созданием акустических колебаний, равных по частоте и совпадающих по фазе 13.Недостатками данного способа явля. ются сложность создания стоячей волны во встречно направленных акустических полях, а также ограничечность его применения. Данный способ может быть использован преимущественно для сушки растворов и суспензий, не обладающих высокой вязкостью,25Наиболее близким к изобретению является способ сушки жидких материалов путем их напыления на инертную насадку, приводимую порошком теплоносителя в псевдоожиженное сосоие 23.Недостатком известного способа сушки жидких материалов является ограниченная возможность интенсификации тепломассообмена в кипящем слое из-за жесткой связи качества получаемого продукта со скоростью и температурой, так как увеличение скорости и температуры влечет за собой ухудшение качества материала. Подогрев распыливаемой жидкости тре 40. бует повышенных расходов электроэнергии, усложняет оборудование и эксплуатацию. Кроме того, применениеизвестного способа неэффективно для материалов с, плохой способ 45 ностью измельчения пленки, когда скорость измельчения значительно меньше, чем скорость тепломассообмена.Целью изобретения является иншен сификация тепломассообмена и снижение энергозатрат.Поставленная цель достигается теМ, что согласно способу сушки жидких материалов, обладающих повышен ной вязкостью, преимущественно торфяного красителя, путем их напыления на инертную насадку, приводимую 71 1потоком теплоносителя в псевдоожиженное состояние,на инертную насадку дополнительно накладывают акустическое поле интенсивностью 145-180 дБ. На чертеже схематически показанаустановка для реализации способа сушки жидких материалов,Установка содержит бак 1, насос;2 для подачи раствора, подогреватель 3 для нагрева воздуха, подаваемого,от компрессора 4 в трубу 5,сушилку б кипящего слоя с сопловымкольцевым распылителем 7, циклон 8,фильтр 9, вентилятор 10 и калорифер11. Снизу сушильной камеры под удерживающей решеткой расположен газоструйный излучатель 12 звука помещенный в концентратор 13 акустической энергии, сжатый воздух в излучатель поступает по трубопроводу 14,а выгрузка инертной насадки осуществляется через устройство 15.Установка для сушки жидких вяз ких материалов работает следующимобразом.Инертную насадку, изготовленнуюв виде гранул засыпают в сушилку 6на удерживающую решетку и приводят вкипящее состояние воздухом, нагретым в калорифере 11 и нагнетаемымвентилятором 10 в сушильную камеру,Высушиваемый жидкий материал, например торфяной краситель, из бака 1насосом 2 подают в трубу 5, в которую компрессором 4 нагнетают воздух,нагретый в подогревателе 3. Воздушнозодяную смесь жидкого материала распьляют кольцевым распылителем 7 в подогретый кипящий слой инертной насадки. Одновременно с подачей жидкого материала по трубопроводу 14к газоструйному излучателю 12 звукаподают сжатый воздух давлением 350400 кПа. Для получения направленного акустического поля излучатель12 помещен в концентратор 13 акустической энергии, выполненный в формепараболлоида или эллипсоида вращения. В первом случае создается равномерное акустическое поле интенсивностью до 1 б 5 дБво втором - узкий звуковой пучок интенсивностьюдо 180 дБ. В результате взаимодействия с потоком теплоносителя иакустической энергии материал высыхает на поверхности частиц инертнойнасадки, а в результате трениячастиц друг о друга удаляется .с поверхности и потоком воздуха направ8071 4 45 3 112 ляется в циклон 8, откуда его непрерывно выгружают. Отработанный теплоноситель через фильтр 9 удаляют в атмосферу.Сушка жидкого материала в данном случае происходит комбинированным методом, сочетающим конвективный подвод тепла с дополнительным воздействием акустической энергией на пленку материала, расположенного на поверхности инертной насадки. При распыле жидкого материала сопловым/кольцевым распылителем 7 в кипящий слой инертной насадки создаются условия активного перемешивания, в результате чего высушиваемый мате 15 риал покрывает поверхность частиц насадки. Сушка происходит в тонкой пленке на поверхности сухих частиц насадки,вследствие чего отсутствует диффузия влаги в порах, и процесс сушки идет в первом периоде, когда скорость постоянна и достаточно высока. Однако эффект высушивания жидкого материала в данном случае определяется скоростью и чис 25 тотой истирания пленки с поверхности насадки. При воздействии акусти-ческого поля на насадку изменяются гидродинамические условия на поверхности испарения, а именно, в результате взаимодействия акустического поля с частицами инертной насадки вокруг частиц в непосредственной близости к их поверхности образуются постоянные циркуляционные 35 течения, имеющие вихревой характер и обладающие высокой относительной скоростью. Под воздействием этих течений обеспечивается равномерное ;покрытие частиц инертного матери ала тонким слоем высушиваемого жидкого компонента, кроме того, они, . воздействуя на .пограничный слой, интенсифицируют тепломассообмен. Часть акустической энергии поглощается высушиваемым;слоем материала и превращается в тепло, Акустическое поле разрушает связь между частицами инертного материала и слоем высушиваемого продукта, что способ-. 50 ствует быстрому разрушению пленки и улучшает эффект очистки инертной насадки от высушиваемого материала Особенно выгодныМ этот споедб сушки оказывается для высоковязких мате риалов, например, сока облепихи, у которых скорость очистки пленки невысока.П р и м е р. На установке, выполненной по схеме, были проведены эксперименты по сушке гумата аммония (торфяного красителя) с содержанием сухих веществ 5-9 Х, распыливаемого в кипящий слой инертной насадки, состоящей из сферических частиц пропилена диаметром 2-3 мм.Проведены две серии экспериментов. В первой серии опыты проводились без наложения акустического поля, точно в соответствии с извест- ным способом. Жидкий краситель с содержанием сухих веществ 57 подогревали до 35 С в баке 1, а затемонасосом 2 подавали в трубу 5, в которую от компрессора 4 нагнетали воздух, нагретый в подогревателе 3одо 70 С, Затем газожидкостную пульпу с температурой 70 С через кольчф цевои распылитель 7 вдували в кипящий слой инертной насадки. Количество воздуха, подаваемого на псевдоожижение и сушку, составляло 160 кг/ч. В результате опытов установлено, что предварительный нагрев жидкости наиболее эффективенопри 70 С. Наиболее оптимальной температурой воздуха, поступающего на псевдоожижение, оказалась темпераотура 170 С. Производительность установки по испаренной влаге составила 1 кг/ч.Во второй серии опытов процесс сушки осуществлялся на той же установке с тем же материалом, но дополнительно накладывали высоконнтенсивное акустическое поле. В качестве источника колебаний использовали обычный газоструйный стержневой излучатель звука., базовый вариант которого потребоваЛ максимально 20 кг/ч воздуха. Рабочее давление воздуха 400 кйа, мощность излучения при этом 100 Вт, частота колебаний 18 кГц. Излучатель звука помещали в концентратор акустической энергии и располагали под удерживающей решеткой. В этой серии опытов экспериментально исследовали влияние следующих режимных параметров.Первый опыт. Температура подаваемого теплоносителя, его количество и температура исходного материала были такси же, как при известном способе.Параметры акустического поля были следующими; интенсивность 145 дБ,