Сушильная камера для дисперсных материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 21,04.80 (21) 2914522/2406 с присоединением заявки РЙ 51)М. Кл,3 Е 26 В 17/1 Е 26 В 3/12Государственный комите СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретени ок,71) Заявител Институт металлургии и обогащения АН Казахской СС 54) СУШИЛЬН для гих отрасляраспылительлукруглг,Г р мерност ти поторы, что внечном счете приводит Изобретение относится к распылительной сушке тонкодисперсных суспензий, применяе мой в металлургической и химической про. мышленностях, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и друпромышленности, где примениманая сушка.Известна камера для сушки дисперсных материалов, содержащая устрой;тво для ввода газообразного сушильного агента, выполненное в виде горизонтального короба переменного по высоте сечения с решетчатым днищем, и примыкающие к нему конусообраз ные насадки, образующие кольцевой зазор для прохода центрального потока сушильного агента с установленными в нем направляющими поворотными лопатками 1.Недостатком этой камеры является сложное конструктивное оформление устройства для ввода сушильного агента, что вызывает увеличение гидравлического сопротивления и создает значительную неравномерность распределения потока сушильного агента в камере,ЕРА ДЛЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ Известна также камера, в которои сушка осуществляется в тангенциально закрученном потоке теплоносителя, содержащая патрубки генциального ввода теплоносителяйства для его осевой закрутки, поый торцовой канал, конусный дефлекспылитель и нарубок для выводасителя (2).камера обладает значительной неравноью продольной составляющей скороска газа в поперечном сечении каменомерности сушки различных объемов материала. Кроме того, эта неравномерность приводит к возникновению в сушильной камере возвратных токов, что вызывает перегрев высушиваемого материала, ухудшение качества сушки и увеличение энергозатрат.Известна также вихревая сушилка, содер. жащая вертикальную цилиндрическую камеру и тангенциальные сопла для ввода теплоносителя, расположенные на разной высоте и закручиваюшие потоки в противоположных направлениях 13.Недостатком этой сушилки является наличие в камере возвратных токов, приво.;я.ших к недопустимому перегреву термочувствительных материалов при повышенных тем.пературах сушильного агента, вызванныхнеобходимостью повышения производительнос.ти сушильной установки.Известна также распылительная супгилка,содержащая цилиндрическую камеру с сопла.ми для ввода теплоносителя, расоложенными рядами по высоте камеры и направленными в смежных рядах в противоположныестороны, осевую трубу для ввода теплоносителя, расположенную по оси камеры нижесопел, и форсунку, причем сопла нижераспо.ложеиного ряда размещены от форсунки нарасстоянии (0,15 - 0,25) О (О - диаметркамеры) с наклоном в сторону форсункипод регулируемым углом к горизонтальнойплоскости до 40 41.Эта сушилка также обладает недостатком,заключающимся в наличии возвратных токови в повышенном гидравлическом сопротивлении камеры, что снижает эффективностьсушки.Наиболее близкой к изобретению являетсясушильная камера для дисперсных материалов, содержащая газоподводящий короб ввер%ней части с соплами для выхода нагретых газов, установленными хордально,Хордальная подача нагретых газов осущестГувляется при а = 0,2-:0,5 а = - где ахордальность, численно равная отношениюрадиуса условной окружности гус к радиусукамеры В. За условную окружность приня.та такая окружность, центр которой распо.ложен на оси камеры, а осевые линиисопел являются к ней касательными, 1 аз,введенный хордально, образует вихрь, имею-щий вид полого усеченного конуса с расширением вниз, и локализуется в основномв этом вихре, За пределами вихря продольная составляющая скорости газа по мереприближения к стенке камеры плавно уменьшается до нуля. Внутри вихря продольнаясоставляющая скорости по мере приближенияк оси камеры уменьшается и принимает отрицательные значения, т.е. возникает возвратныйток газа,Неравномерность характерна для верхней сопловой зоны камеры, а на достаточном удалении от нее вихрь размывается, интенсив. ность его вращения уменьшается и,. как следствие, зона возвратных токов исчезает,При хордальной подаче нагретых газов, по срав нению с тангенциальной подачей, в результате перЕ мещения зоны наибольшей интенсивности вра. щения потока ближе к оси камеры уменьшается протяженность зоны возвратных токов,т.е. несколько повглшается равномерностьраспределения продольных составляющих ско.рости потока Я .Однако полностью такая неравномерностьне устраняется и приводит к хому, что плоность теплового потока, необходимая длясушки материала, наблюдается в пределахлишь незначительной площади поперечногосечения верхней половины камеры, а именнов промежуточной зоне между пристеночнойи осевой областями камеры, Остальная жеплощадь поперечного ечения камеры для сушки почти не используется, следствием чегоявляется, во-первых,.неравномерность сушкив объеме камеры, а во.вторых, низкая напряженность объема камеры по удаляемой влаге,что характеризует данную камеру, как малоэффективную.Кроме того, неравномерность потока теплоносителя обуславливаег наличие приосевойзоны возвратных токов в верхней сопловойчасти камеры, которые приводят к недопус.тимому перегреву термолабильных материаловЭти недостатки приобретают особую значимость по мере увеличения единичной мощности сушильных агрегатов, т,е. они наиболеесущественны для агрегатов с камерой большого диаметра, где неравномерность потоковстановится особенно заметной.Цель цзобретения заключается в интенсифи.кации тепломассообмена путем повышенияравномерности распределения продольной сос.тавляющей скорости газов в поперечном сечении камеры,Поставленная цель достигается тем, что вкамере на уровне сопел в плоскостях, параллельных ее оси, на расстоянии от нее п=аВустановлены лопатки, наклоненные навстречупотоку выходящих из сопел газов.При этом лопатки могут быть установлены с возможностью поворота в плоскости,перпеццикулярной оси камеры, и с возможностью перемещения вдоль ее оси, Причем,а - хордальность сопел, В - радиус камеры.Оснащение камеры лопатками дает возможность управления газовым потоком, с цельюравномерного его распределения в поперечномсечении камеры и лучшей, по сравнению сизвестными камерами, организации режимасушки. Параллельность лопаток оси камеры позволяет управлять вращательной составляющей газового потока, от которой зависит распреде ление тепловых потоков в попе;очном сечении камерыУстановка лопаток на уровне сопел обеспечивает эффективное управление газовым потоком непосредственно в зоне формированиявихря и способствует выбору наилучшего режима течения в объеме всей камеры.Установка лопаток на расстоянии Ь=аЯ от оси камеры создает условия для управле. ния вихревым газовым потоком в зоне его наибольшей интенсивности и обеспечивает наибольшую эффективность этого управления, что позволяет достигать большей равномерности потока теплоносителя в поперечном сечении камеры.Поворот лопаток навстречу потоку газа позволяет направить часть его в приосевую область течения и образовать в этой зоне вихрь с радиусом крутки, меньшим радиуса основного вихря.Такой вихрь способствует быстрому размыванию основного вихря в поперечном сечении камеры, а также при взаимодействии с последним усиливает общую турбулентность потока. Это, с одной стороны, повышает равномер. ность сушки материала вследствие обеспечения равномерности распределения продольной составляющей скорости потока в поперечном сечении камеры и, с другой, интенсифицирует тенломассообмен между материалом и теплоносителем,Установка лопаток с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси камеры, позволяет выбрать радиус дополнительноговихря, отвечающий наилучшему для данных 39условий режиму сушки, когда зона возвратных токов минимальна,Установка лопаток с возможностью перемещения вдоль оси камеры позволяет выбратьоптимальное для данной конструкции камерысоотношение расходов газа в основном и дополнительном вихре в соответствии с требованием достижения наиболее рав.:омерного распределения продольной составляющей скоростипотока газа в поперечном сечении камеры. щоНа фиг, 1 схематически показана предлагаемая камера; на фиг, 2 - . разрез А - Ана фиг. 1.Сушильная камера 1 содержит патрубок 2для ввода нагретых газов, газоподводящийкороб 3 с хордально установленными соплами 4 для выхода нагретых газов в объемкамеры, систему 5 отсоса и направляющуютрубу 6, через которую в камеру введенораспыливающее устройство 7, Лопатки 8, служащие для отвода части потока нагретыхгазов в приосевую область камеры, расположены на уровне сопел 4 в плоскостях, паралчлельных оси камеры и скреплены с опорноипластиной 9 посредством фиксаторов 10,ослабление которых обеспечивает возможностьповорота лопаток вокруг своей оси на необходимый угол. Труба 11, жестко скрепленнаяс опорной пластиной 9, установлена с возможностью свободного перемещения по направляющей трубе 6 для поднятия или опускания лопаток 8 относительно сопел 4. Пози.циями 12 и 13 изображены условные окруж.ности, а позициями 14 и 15 - винтовыелинии перемещения вихрей. При проведениипроцесса сушки пульпу направляют в объемкамеры в диспергированном состоянии, спримененем для диспергирования распылива.ющего устройства 7, работа которого основана на использовании энергии сжатого воздуха.Нагретые газы через патрубок 2 подают вкороб 3 и далее через сопла 4 в объем ка.меры 1. Газы перемещаются вдоль осевыхлиний сопел 4, являющихся касательными кусловной окружности 12, и формируют вобъеме камеры основной вихрь, диаметр которого равен диаметру условной окружности 12, Основной вихрь перемещается вдолькамеры по винтовой линии 14, постепенннорасходящейся под действием центробежныхсил,Часть потока от основного вихря отбирается лопатками 8 и направляется наменьший радиус вращения с образованием дополнительного вихря, диаметр которого равендиаметру условной окружности 13. Дополнительный вихрь перемещается вдоль камерыпо винтовой линии 15, также постепеннорасходящейся за счет центробежных сил.Отработанные газы через систему 5 отсосавыбрасываются в атмосферу,Расход газа в дополнительном вихре уСтанавливается меньшим, чем в основном вихре.Это обусловлено тем, что, приосевая зоназанимает значительно меньшую площадь поперечного сечения камеры, чем периферийнаяэона.Установка лопаток на уровне сопел нарасстоянии Ь =аЯ от оси камеры параллельно ее осн с поворотом лопаток навстречупотоку газа и с возможностью поворота вплоскости, перпендикулярной оси камеры,а также с воэможностью перемещения вдольоси камеры позволяет добиться равномернос.ти распределения продольной составляющейскорости газа в поперечном сечении камеры,исключить зону возвратных токов, использовать эффективно объем камеры для сушки,повысить температуру нагретых газов, увеличить КПД, при этом подобрать максимальновозможную крутку потока, прн которой ненаблюдается налипание материала на стенкикамеры.Формирование дополнительного вихря 1 тозволяет увеличивать полезную площадь поперечного сечения сушильной камеры вследствиевыравнивания и улучшения условий сушки внесколько раэ. В результате такого перераспределения потока теплоносителя по сечениюкамеры можно поднять производительностьна 25 - 30%,Исключение зоны возвратных токов приформировании дополнительного вихря поэзо.ляет в 1,5 - 2 раза повысить температуру нагретых газов, ло сравнению с температурой,допустимой для сухого материала. Это также способствует увеличению производительности в 1,5 - 2 раза и на 20 - 30% повышаетКПД процесса сушки,Кроме перечисленных положительных эффек.тов при использовании изобретения появляется дополнительная возможность проведенияпроцесса сушки в лучшем режиме путемотладки аэродинамической обстановки в камере поворотом вокруг своей оси и перемещением вдоль оси камеры лопаток в зави.симости от физико-химических свойств обрабатываемого материала.Все перечисленные преимущества становятся определяющими для камер с большимдиаметром, характерным для агрегатов большой установочной мощности.Ф 20 Формула изобретения. Сушильная камера для дисперсных ма- ЗВтериалов, содержащая газополводящий коробв верхней части с хордально установленными соплами для выхода нагретых газов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюинтенсификации тепломассообмена путем по.вышения равномерности распределения продольной составляющей скорости газов в поперечном сечении камеры, в ней на уровне сопел в плоскостях, параллельных ее оси, нарасстоянии от нее Ь =ай установлены лопатки, наклоненные навстречу потоку выходящихиз сопел газов, где а - хордальность сопел,Я - радиус камеры,2.Камерапоп., отличающая с я тем, что лопатки установлены с возможностью перемещения вдоль оси камеры.З,Камерапоп,1, отличающа.я с я тем, что лопатки установлены с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси камеры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Кф 227918,кл, Р 26 В 21/00, 1968.2, Авторское свидетельство СССР 9 476423,кл, Р 26 В 3/12, 1973.3. Авторское свидетельство СССР У 564494,кл. Е 26 В 3/12, 1974,4. Авторское свидетельство СССР У 661206,кл. Е 26 В 3/12 1977.5. Михайленко А, А. и Космодемьянский Ю. В.Аэродинамика и оптимизация вихревых камерраспылительных сушилок, "Промэнергетика",1977, У 8, с. 34-38.892161Фиг. тА-А ВНИИПИ Заказ 11201/58 Тираж 743 Подписи Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная