BR112020026516A2 - Dispersor de gás para guiar gás para dentro de uma câmara, aparelho de secagem por pulverização compreendendo tal dispersor de gás e método de alinhar um fluxo de gás em um dispersor de gás - Google Patents

Abstract

no dispersor de gás (3), um dispositivo de condicionamento de fluxo (5, 6) é localizado na seção de duto de entrada (32). o dispositivo de condicionamento de fluxo compreende uma placa de furos (5) e um endireitador de fluxo (6) posicionado em paralelo a uma distância (h) na direção axial (axd) a partir do lado a jusante da placa de furos (5). a placa de furos (5) tem uma espessura de placa de furos predefinida (tp) na direção axial (axd) e cada endireitador de fluxo (6) tem um comprimento de endireitador de fluxo predefinido (ls) na direção axial (axd), o comprimento de endireitador de fluxo (ls) sendo substancialmente maior que a espessura da placa de furos (tp).

Description

“DISPERSOR DE GÁS PARA GUIAR GÁS PARA DENTRO DE UMA CÂMARA, APARELHO DE SECAGEM POR PULVERIZAÇÃO COMPREENDENDO TAL

DISPERSOR DE GÁS E MÉTODO DE ALINHAR UM FLUXO DE GÁS EM UM DISPERSOR DE GÁS” Campo Técnico

[0001] A presente invenção se refere a um dispersor de gás para guiar gás para dentro de uma câmara de um aparelho de tratamento de gás, compreendendo uma seção de duto de entrada com uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante e com um diâmetro interno definindo uma área em seção transversal, a seção de entrada definindo uma direção axial, uma direção radial e uma direção tangencial e um dispositivo de condicionamento de fluxo localizado na seção de duto de entrada. Estado da Técnica

[0002] Os exemplos de tal aparelho de tratamento de gás são secadores por pulverização e secadores convectivos, conhecidos na técnica por um número grande de finalidades. Desse modo, por exemplo, em alimentos, laticínios e no ramo químico, secadores por pulverização são usados para fornecer um produto granular seco, particulado e/ou em pó a partir de uma alimentação líquida ao pulverizar a alimentação em uma câmara de secador por pulverização juntamente com ar ou outro gás que fornece evaporação de um solvente da alimentação líquida e/ou reagente com a alimentação.

[0003] Um dispersor de ar, ou dispersor de gás, é normalmente provido para introduzir o gás na câmara a partir de uma fonte de gás adequada. Por diversos motivos, é importante obter um fluxo adequado de gás de secagem a fim de obter uma secagem uniforme das gotículas na câmara e atender a diversas demandas, incluindo prevenção de depósitos nas paredes da câmara, fabricação de um produto de alta qualidade e retenção de uma eficiência e capacidade de produção alta.

[0004] A fim de prover um fluxo satisfatório do gás de secagem, é comum prover uma construção de canalização a montante como uma medida de alinhar a corrente de gás de secagem antes de entrar na câmara de secagem. Tal canalização pode incluir dutos verticais posicionados ao lado da câmara de secagem, curvas de duto ou cotovelos e seções de duto geralmente horizontais conectadas ao dispersor de gás. Isso resulta frequentemente em um equipamento elaborado e volumoso a montante do tubo de fornecimento. Medidas alternativas ou adicionais incluem designs de dispersores de gás relativamente complexos, incluindo, tipicamente um número grande de palhetas de guia.

[0005] Os exemplos recentes de dispersores de gás do estado da técnica que tratam dos tópicos mencionados acima são encontrados nos pedidos internacionais publicados da requerente no. WO 2007/071238 A1 e WO 2011/047676 A1. Uma variante adicional é encontrada em WO 2015/059261 A1. Os exemplos de dispositivos de condicionamento de fluxo direcionados a obtenção de uma distribuição mais uniforme do gás são conhecidos, por exemplo, na patente no. FR 1 289 817 (Niro).

[0006] Embora seja possível obter condições de fluido que atendam às exigências com o aparelho do estado da técnica, há ainda a necessidade de soluções mais simples e eficazes em termos de custo. Sumário da Invenção

[0007] Com esse estado da técnica, é o objetivo da invenção fornecer um dispersor de gás, pelo qual é possível obter um fluxo satisfatório enquanto ao mesmo tempo possui um design relativamente simples e compacto.

[0008] Em um primeiro aspecto, esse e outros objetivos são obtidos por um dispersor de gás do tipo mencionado na introdução, que é adicionalmente caracterizado pelo referido dispositivo de condicionamento de fluxo compreender pelo menos uma placa de furos tendo um diâmetro substancialmente correspondendo ao diâmetro interno da seção de duto de entrada e definindo uma área de seção transversal substancialmente correspondendo à área de seção transversal da seção de duto de entrada, e pelo menos um endireitador de fluxo tendo um diâmetro correspondendo substancialmente ao diâmetro interno da seção de duto de entrada e definindo uma área de seção transversal substancialmente correspondendo à área de seção transversal da seção de duto de entrada, que pelo menos um endireitador de fluxo é posicionado substancialmente em paralelo com e a uma distância na direção axial a partir do lado a jusante da pelo menos uma placa de furos, e que cada placa de furos tem uma espessura predefinida de placa de furos na direção axial e cada endireitador de fluxo tem um comprimento predefinido de endireitador de fluxo na direção axial, o comprimento do endireitador de fluxo sendo substancialmente maior que a espessura da placa de furos.

[0009] Ao combinar uma placa de furos a montante com um endireitador de fluxo a jusante dessa forma, tornou- se possível condicionar o fluxo em uma maneira simples e eficiente. A uniformidade do fluxo na direção de fluxo axial foi aumentada, enquanto os componentes de velocidade indesejáveis, isto é, as velocidades em plano foram reduzidas, enquanto ao mesmo tempo, o dispositivo de condicionamento é fácil de se fabricar e instalar.

[00010] Em uma modalidade atualmente preferida, cada placa de furos é provida com uma pluralidade de furos distribuídos substancialmente sobre a área de seção transversal inteira da placa de furos. Isso fornece um design simples que é vantajoso de um ponto de vista de fabricação e limpeza. De preferência, cada furo tem uma dimensão de seção transversal na mesma ordem de magnitude que a espessura da placa de furos.

[00011] O número, tamanho e formato dos furos na placa de furos ou placas de furos podem ser escolhidos de acordo com fatores tais como dimensões do dispersor de gás, velocidade de entrada de gás etc. Vantajosamente, a espessura da placa de furos está na faixa de 0,0005 a 0,05 do diâmetro interno da seção de duto de entrada, de preferência cerca de 0,01 do diâmetro interno da seção de duto de entrada. A razão entre a área total dos furos e a área da placa de furos pode se situar na faixa de 0,2 a 0,8, de preferência cerca de 0,5. O formato dos furos pode, por exemplo, ser selecionado do grupo que compreende: circular, oval, ovoide, retangular, poligonal. Valores nessas faixas e tais formatos provaram funcionar bem em simulações. Se houver mais de uma placa de furos, a configuração pode ser igual ou variar entre placas de furos individuais.

[00012] Em princípio, os furos na placa de furos podem ser providos em qualquer modo adequado que forneça facilidade de fabricação e propriedades de limpeza seguras. Em uma modalidade, a placa de furos é formada como uma placa perfurada de material de placa na qual a pluralidade de furos foi provida. Alternativamente, a placa de furos pode ser formada como uma malha formada por fios de malha definindo a referida pluralidade de furos entre os mesmos.

[00013] Em outra modalidade atualmente preferida, o endireitador de fluxo é dotado de uma pluralidade de canais de fluxo, cada um tendo uma extensão longitudinal em paralelo com a direção axial. Esse design fornece um modo consistente e comprovado de endireitar o fluxo. Entretanto, também é concebível formar o endireitador de fluxo como uma espiral.

[00014] O comprimento do endireitador de fluxo é tipicamente escolhido de acordo com outras dimensões do dispersor de gás. Valores vantajosos do comprimento estão na faixa de 0,005 a 1 do diâmetro interno da seção de duto de entrada, de preferência cerca de 0,1 do diâmetro interno da seção de duto de entrada.

[00015] A razão entre a área total dos canais de fluxo e a área do endireitador de fluxo é preferivelmente alta e valores vantajosos da razão se situam na faixa de 0,8 a 0,99.

[00016] Configurações do endireitador de fluxo podem em princípio ser escolhidas arbitrariamente, porém em uma modalidade preferida, o endireitador de fluxo compreende intersectar primeiro e segundo conjuntos de palhetas, de preferência se estendendo em ângulos retos entre si, desse modo formando uma pluralidade de canais de fluxo retangulares de seção transversal. Em um desenvolvimento adicional dessa modalidade preferida, as palhetas do primeiro e do segundo conjuntos de palhetas são posicionadas de modo equidistante e os canais de fluxo são substancialmente quadrados de seção transversal. Além de ser de fabricação simples, tal design fornece as propriedades desejadas de endireitamento de fluxo.

[00017] Em uma modalidade preferida alternativa, o endireitador de fluxo compreende pelo menos uma palheta tangencial e pelo menos um conjunto de palhetas radiais formando uma pluralidade de canais de fluxo no formato de arco. Em desenvolvimentos adicionais dessa modalidade, o endireitador de fluxo compreende uma primeira, segunda, terceira e quarta palhetas tangenciais dispostas concentricamente, e/ou o endireitador de fluxo compreende um primeiro, segundo e terceiro conjuntos de palhetas radiais, cada conjunto de palhetas radiais sendo distribuído na direção tangencial do endireitador de fluxo. Tal padrão concêntrico é um conceito comprovado para alinhar o fluxo.

[00018] O número e tamanho dos canais de fluxo podem ser escolhidos de acordo com parâmetros tais como dimensões gerais do dispersor de gás etc. Tipicamente, as palhetas são formadas com uma espessura relativamente baixa para maximizar a área aberta. Valores vantajosos do número de canais de fluxo estão na faixa de 25 a 150 por metro quadrado da seção de duto de entrada, de preferência 50 a 100, mais preferivelmente 70 a 80.

[00019] Sem desejar ser limitado por teoria, acredita-se que os efeitos vantajosos do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção sejam dependentes do fato de que a placa de furos e o endireitador de fluxo são posicionados próximos entre si na direção axial. Em uma modalidade preferida, a distância que separa o endireitador de fluxo a partir do lado a jusante da placa de furos na direção axial está abaixo de 10 vezes a espessura da placa de furos, de preferência abaixo de 5 vezes da espessura da placa de furos.

[00020] Mais de uma placa de furos e mais de um endireitador de fluxo podem ser providos, exatamente como vários conjuntos de uma placa de furos e um endireitador de fluxo podem ser providos.

[00021] Em um segundo aspecto da invenção, um aparelho de secagem por pulverização compreendendo tal dispersor de gás é fornecido, e em um terceiro aspecto, um método de alinhar uma corrente de gás em um dispersor de gás é planejado.

[00022] Outras modalidades atualmente preferidas e vantagens adicionais serão evidentes a partir da descrição detalhada subsequente e dos desenhos. Breve Descrição dos Desenhos

[00023] Na descrição a seguir modalidades da invenção serão descritas com referência aos desenhos esquemáticos, nos quais a figura 1 é uma vista plana esquemática de um aparelho de secagem por pulverização incorporando um dispersor de gás; as figuras 2a a 2e mostram vistas em perspectivas de várias configurações de dispersores de gás; a figura 3 é uma vista em perspectiva parcial de um dispersor de gás em uma modalidade da invenção; a figura 4 é uma vista em seção lateral esquemática do dispersor de gás da modalidade da figura 3; as figuras 5a e 5b são vistas em perspectiva e quebra em escalas maiores de uma placa de furos de uma modalidade do dispersor de gás; as figuras 6a e 6b são vistas em perspectiva e quebra em escalas maiores de uma placa de furos de outra modalidade do dispersor de gás; as figuras 7a e 7b são vistas em perspectiva e quebra em escalas maiores de uma placa de furos de uma modalidade adicional do dispersor de gás; as figuras 8a e 8b são vistas plana e em perspectiva em escalas maiores de um endireitador de fluxo em uma modalidade ainda adicional do dispersor de gás; as figuras 9a e 9b são vistas plana e em perspectiva em escalas maiores de um endireitador de fluxo ainda em outra modalidade do dispersor de gás; e as figuras 10a a 10e são vistas correspondendo à figura 4 de modalidades adicionais do dispersor de gás de acordo com a invenção. Descrição das Modalidades

[00024] Com referência inicialmente à figura 1, a configuração geral de um aparelho de secagem por pulverização é mostrada como um exemplo de um dispositivo que requer que um fornecimento de ar ou de gás seja guiado e introduzido no dispositivo. Os fundamentos subjacentes à presente invenção são aplicáveis a outros dispositivos além do secador por pulverização mostrado e descrito, incluindo secadores convectivos, aquecedores, resfriadores por pulverização, leitos de fluido, secadores de correia, e a montante e a jusante de aquecedores e filtros etc.

[00025] O aparelho de secagem por pulverização 1 compreende uma câmara de secagem 2 na qual uma alimentação é atomizada por meio de atomização (não mostrada) incluindo uma roda de atomizador, bocais de atomização ou similares. Um dispersor de gás designado em geral 3 é mostrado, aqui montado no teto da câmara de secagem. No fundo da câmara de secagem 2, uma saída 4 é fornecida para descarregar um produto. Unidades operacionais auxiliares podem estar presentes, incluindo ciclones, filtros e unidades pós- tratamento.

[00026] O dispersor de gás 3 pode assumir muitas configurações diferentes como indicado nas figuras 2a a 2e. Comum a todos elas é que são destinadas a guiar o gás para dentro de uma câmara 2 de um aparelho de tratamento de gás, aqui o aparelho de secagem por pulverização 1, a partir de uma fonte de gás, através de uma seção de duto de fornecimento 31 e adicionalmente através de uma seção de duto de entrada 32 em comunicação de fluido com o interior da câmara de secagem 2.

[00027] Com referência inicialmente às figuras 3 e 4, será dada uma descrição mais detalhada dos componentes das modalidades do dispersor de gás 3.

[00028] A seção de duto de entrada 32 tem uma extremidade a montante 32a e uma extremidade a jusante 32b. A extremidade a montante 32a é localizada adjacente a seção de duto de fornecimento 31 e a extremidade a jusante 32b é localizada na entrada da câmara de secagem 2 (não mostrada na figura 3). A seção de duto de entrada 32 é provida como um tubo substancialmente reto de um formato cilíndrico circular e define uma direção axial axd, correspondendo a um eixo geométrico longitudinal da seção de duto de entrada

32. Outras configurações do formato em seção transversal da seção de duto de entrada também são concebíveis, incluindo quadrada ou retangular. Uma direção radial rdd e uma direção tangencial tgd são definidas em relação à direção axial axd e também será mencionada conjuntamente como direções em plano. A seção de duto de entrada 32 tem um comprimento total indicado por H e um diâmetro interno D definindo uma área de seção transversal que é aqui substancialmente circular.

[00029] Um dispositivo de condicionamento de fluxo é localizado na seção de duto de entrada 32, na modalidade das figuras 3 e 4 na forma de uma placa de furos 5 e um endireitador de fluxo 6. O condicionador de fluxo é fornecido com o objetivo de alterar uma ou mais características do fluxo, por exemplo, aumentar a uniformidade na direção de fluxo, diminuir velocidades perpendiculares à direção de fluxo ou adicionar redemoinho. Nas modalidades mostradas, a direção de fluxo geral coincide com a direção axial axd e os componentes de velocidade indesejada são as velocidades em plano, isto é, os componentes de velocidade do fluxo nas direções radial e tangencial, rdd e tgd. Entretanto, a invenção também é aplicável a aplicações técnicas nas quais é desejável induzir um redemoinho controlado.

[00030] A placa de furos 5 e o endireitador de fluxo 6 tem, cada, um diâmetro substancialmente correspondendo ao diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32 e definindo uma área de seção transversal substancialmente correspondendo à área de seção transversal da seção de duto de entrada 32. O endireitador de fluxo 6 é posicionado substancialmente em paralelo e a uma distância h na direção axial axd a partir do lado a jusante da pelo menos uma placa de furos 5. A distância h de acordo com a invenção é escolhida para abranger tais posições mútuas que a placa de furos 5 e o endireitador de fluxo 6 estão “em”, “perto”, “próximo” ou “imediatamente adjacentes” entre si.

[00031] A placa de furos 5 tem uma espessura de placa de furos predefinida tp (conforme a figura 5a) na direção axial axd e cada endireitador de fluxo 6 tem um comprimento de endireitador de fluxo predefinido ls (conforme a figura 8b) na direção axial axd. Considerando que a placa de furos 5 é um elemento plano de espessura pequena, o endireitador de fluxo tem uma extensão substancial na direção axial axd de tal modo que o comprimento do endireitador de fluxo ls seja substancialmente maior que a espessura da placa de furos tp. Pelos termos “espessura pequena”, “extensão substancial” e “substancialmente maior”, o técnico no assunto reconhecerá que embora tais dimensões, ou dimensões relativas, possam variar, precisam ser escolhidas para atender às exigências de resistência e capacidade para resistir às condições operacionais em um dispersor de gás

3.

[00032] Expressa em dimensões relativas, a distância h separando o endireitador de fluxo 6 a partir do lado a jusante da placa de furos 5 na direção axial axd é, por exemplo, abaixo de 10 vezes a espessura da placa de furos tp, de preferência abaixo de 5 vezes a espessura da placa de furos tp.

[00033] De modo correspondente, o comprimento do endireitador de fluxo ls é preferivelmente maior que a espessura da placa de furos tp por um fator na faixa 5 a 200, por exemplo, por um fator de 10 a 150.

[00034] Como um elemento adicional mostrado na figura 3, é mostrada uma haste central 33 se estendendo na direção axial axd. A haste central 33 não faz parte da presente invenção, porém é um componente fornecido para guiar, por exemplo, a alimentação para os meios de atomização ou partículas finas na câmara de secagem 2.

[00035] Com referência agora também às figuras 5 a 6, na placa de furos 5 em uma modalidade é provida uma pluralidade de furos 52 distribuídos substancialmente sobre a área de seção transversal inteira da placa de furos 5.

[00036] A espessura da placa de furos tp pode ser escolhida de acordo com outras dimensões do dispersor de gás, por exemplo, na faixa de 0,0005 a 0,05 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32, de preferência cerca de 0,01 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32.

[00037] A placa de furos 5 constitui um componente do dispositivo de condicionamento de fluxo inventivo que tem alta resistência a fluxo na direção de fluxo principal, isto é, a direção axial agd, e resistência baixa em outras direções, isto é, a velocidades em plano, rdd e tgd. Pode ser, portanto, usado para aumentar a uniformidade do fluxo na direção axial. Os parâmetros ajustáveis principais de uma placa de furos são: tamanho de furo, formato de furo, razão de área aberta e espessura de placa. Com um diâmetro interno típico D de 1 a 2 m, a espessura da placa de furos tp é, desse modo, cerca de 10-20 mm.

[00038] Em relação ao tamanho e formato dos furos 52, tende a requerer que cada furo 52 tenha uma dimensão de seção transversal na mesma ordem de magnitude que a espessura da placa de furos tp, isto é, de 10 a 20 mm. A razão de área aberta, isto é, a razão entre a área total dos furos 52 e a área total da placa de furos 5 se situará tipicamente na faixa de 0,2 a 0,8, de preferência cerca de 0,5.

[00039] Em princípio, o formato dos furos 52 pode ser qualquer um adequado, por exemplo, selecionado do grupo que compreende: circular, oval, ovoide, retangular, poligonal.

[00040] A fabricação da placa de furos 5 das modalidades das figuras 5 e 6 está na forma de uma placa perfurada de material de placa 51 no qual a pluralidade de furos 52 foi provida.

[00041] Alternativamente, a placa de furos 5 é formada como uma malha formada por fios de malha 51a, 51b definindo a referida pluralidade de furos 52 entre os mesmos.

[00042] Com referência agora às figuras 8 e 9, as modalidades do dispersor de gás com foco específico sobre o endireitador de fluxo 6 serão descritas. O endireitador de fluxo 6 é dotado de uma pluralidade de canais de fluxo 62, cada um tendo uma extensão longitudinal em paralelo com a direção axial axd. Em modalidades alternativas, não mostradas, o endireitador de fluxo é formado como uma espiral.

[00043] O endireitador de fluxo 6 é um componente do dispositivo de condicionamento de fluxo inventivo com resistência de fluxo alta nas direções perpendiculares à direção de fluxo principal, isto é, a velocidades em plano, e baixa resistência na direção de fluxo principal, a direção axial axd. Pode ser, portanto, usado para diminuir velocidades perpendiculares à direção de fluxo principal. Os parâmetros ajustáveis principais de um endireitador de fluxo são: comprimento e tamanho de célula, isto é, dimensões em seção transversal dos canais de fluxo.

Endireitadores de fluxo têm, em geral, uma extensão significativa na direção de fluxo principal.

[00044] Por exemplo, o comprimento ls do endireitador de fluxo está na faixa de 0,005 a 1 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32, de preferência cerca de 0,1 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32. Com um diâmetro interno D, como mencionado acima, o comprimento ls do endireitador de fluxo é de cerca de 100 a 200 mm.

[00045] Como é evidente a partir das modalidades mostradas nas figuras 8 e 9, a área de seção transversal total dos canais de fluxo 62 constitui a maior parte da área de seção transversal do endireitador de fluxo 6. Valores típicos da razão entre a área total dos canais de fluxo 62 e a área do endireitador de fluxo 6 se situa na faixa de 0,8 a 0,99.

[00046] Expresso em dimensões relativas para o diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32, o número de canais de fluxo 62 está na faixa de 25 a 150 por metro quadrado da seção de duto de entrada 32, de preferência de 50 a 100, mais preferivelmente de 70 a 80.

[00047] Na modalidade das figuras 8a e 8b, que é muito simples a partir de um ponto de vista de construção, o endireitador de fluxo 6 compreende intersectar o primeiro e o segundo conjuntos de palhetas 61a, 61b. Aqui, as palhetas 61a, 62b se estendem em ângulos retos uma em relação a outra, desse modo formando uma pluralidade de canais de fluxo retangulares de seção transversal 62. Como as palhetas do primeiro e do segundo conjuntos de palhetas

61a, 61b são posicionadas de modo equidistante, os canais de fluxo 62 são substancialmente quadrados de seção transversal.

[00048] Na modalidade alternativa mostrada nas figuras 9a e 9b, o endireitador de fluxo 6 compreende uma ou mais palhetas se estendendo na direção tangencial tgd. Aqui, quatro palhetas tangenciais 611, 612, 613, 614 são fornecidas. Na interseção das palhetas tangenciais, um número de conjuntos de palhetas radiais 615, 616, 617 é fornecido e juntos os conjuntos formam uma pluralidade de canais de fluxo no formato de arco 62.

[00049] A primeira, segunda, terceira e quarta palhetas tangenciais 611, 612, 613, 614 são aqui dispostas concentricamente, e um primeiro, segundo e terceiro conjuntos de palhetas radiais 615, 616, 617 são distribuídos na direção tangencial tgd do endireitador de fluxo 6. Também é visível na figura 9a a abertura central 63 que na modalidade mostrada é fornecida para acomodar a haste central 33 mostrada na figura 3.

[00050] Uma combinação de uma placa de furos e um endireitador de fluxo cria um novo tipo de dispositivo de condicionamento de fluxo. Esse dispositivo pode ser usado para aumentar a uniformidade na direção do fluxo principal, bem como diminuir as velocidades perpendiculares à direção do fluxo principal.

[00051] Como mencionado acima, as condições para a combinação funcionar de forma mais eficaz incluem que o endireitador de fluxo deve começar imediatamente a jusante da placa de furos, tipicamente a distância entre a placa de furos 5 e o endireitador de fluxo 6 deve ser menor que 5 vezes a espessura da placa de furos tp. Como será evidente a partir das configurações exemplificadoras abaixo, também é importante ter uma distância de espaço irrestrito a montante da placa de furos para a mesma funcionar de forma eficaz. Tipicamente, a distância a montante da placa de furos 5 deve ser pelo menos igual ao comprimento do endireitador de fluxo 6, ou expressa em termos relativos ao diâmetro D da seção de entrada 32, pelo menos 0,01 vezes o diâmetro interno D.

[00052] Como mencionado na presente descrição, a uniformidade de um fluxo é uma característica descrevendo o nível de variação de um parâmetro específico no fluxo, por exemplo, uniformidade de velocidade ou uniformidade de temperatura. Uma uniformidade mais alta significa que a variação no fluxo é mais baixa. A variação pode ser variação espacial ou variação temporal ou ambas.

[00053] Ao considerar a uniformidade espacial da velocidade na direção de fluxo principal em um fluxo interno, a distinção entre uniformidade em escala grande e uniformidade em escala pequena pode ser feita. A uniformidade em escala grande considera a uniformidade do fluxo em uma escala da mesma ordem de magnitude que o comprimento da seção transversal do fluxo interno, por exemplo, o diâmetro em um tubo de fluxo. Um exemplo de uniformidade de escala grande é a diferença em velocidades de fluxo entre duas metades de um fluxo de tubo circular, ou cada quarto, ou cada 1/8 em um fluxo de tubo quadrado. A uniformidade em escala pequena considera, em vez disso, a uniformidade de fluxo em uma escala muito menor. Um exemplo de uniformidade em escala pequena é a não uniformidade causada por uma placa de furos quando o fluxo se divide em cada um dos furos na placa de furos.

[00054] Com referência agora às figuras 10a a 10e, diversas modalidades do dispersor de gás 3 serão descritas.

[00055] A figura 10a é um diagrama esquemático, expressão simplificada do dispositivo de condicionamento de fluxo de acordo com a invenção, a saber, um conjunto de uma placa de furos 5 e um endireitador de fluxo 6 posicionado diretamente a jusante da placa de furos 5.

[00056] Na modalidade da figura 10b, há uma primeira placa de furos 5a posicionada em uma primeira distância h1 a partir do lado a montante do endireitador de fluxo 6, e uma segunda placa de furos 5b é posicionada no lado a montante da primeira placa de furos 5a em uma segunda distância h2 a partir da primeira placa de furos 5a, vista na direção axial axd, a segunda distância h2 sendo de preferência maior que 0,01 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32 ou maior que o comprimento ls do endireitador de fluxo 6.

[00057] Na modalidade da figura 10c, uma terceira placa de furos 5c é posicionada no lado a jusante do endireitador de fluxo 6 a uma terceira distância h3 a partir do lado a jusante do endireitador de fluxo, visto na direção axial axd, a terceira distância h3 sendo preferivelmente maior que 0,01 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32 ou maior que o comprimento ls do endireitador de fluxo 6.

[00058] Uma combinação entre as modalidades da figura 10b e 10c é evidentemente concebível.

[00059] Na modalidade da figura 10d, um primeiro endireitador de fluxo 6a é posicionado diretamente a jusante da placa de furos 5 única e um segundo endireitador de fluxo 6b é fornecido no lado a jusante do primeiro endireitador de fluxo 6a em uma quarta distância h4 a partir do lado a jusante do primeiro endireitador de fluxo 6a.

[00060] Finalmente, na modalidade da figura 10e uma segunda placa de furos 5b é fornecida a montante do segundo endireitador de fluxo 6b, em uma quinta distância h5 a partir do lado a jusante do primeiro endireitador de fluxo 6a, e em uma sexta distância h6 a partir do lado a montante do segundo endireitador de fluxo 6b, para formar dois conjuntos de uma placa de furos a montante 5; 5a; 5b e um endireitador de fluxo a jusante 6; 6a; 6b localizado a uma distância h; h1; h6 a partir da respectiva placa de furos, a quinta distância h5 sendo preferivelmente maior que 0,01 do diâmetro interno D da seção de duto de entrada 32 ou maior que o comprimento ls do endireitador de fluxo 6.

[00061] Desse modo, dois conjuntos de uma placa de furos a montante 5a, 5b e um endireitador de fluxo a jusante 6a, 6b são fornecidos. Cada conjunto tem seu próprio coeficiente de desempenho, que pode ser igual ou diferente dependendo da configuração do conjunto individual, e pela combinação de dois, três ou mais conjuntos, o efeito de condicionamento de fluxo total desejado pode ser obtido.

[00062] A placa ou placas de furos 5 e o(s) endireitador(es) de fluxo 6 podem ser fornecidos como partes sobressalentes configuradas para adaptação em um dispersor de gás existente.

[00063] Dependendo de se o dispositivo de condicionamento de fluxo da invenção é fornecido para adaptação, como partes sobressalentes, ou como uma parte integral do dispersor de gás, a conexão entre o dispositivo de condicionamento de fluxo e a seção de duto de entrada pode em princípio ser realizada em qualquer modo adequado. Como uma possibilidade, cada placa de furos 5 e/ou cada endireitador de fluxo 6 são conectados à seção de duto de entrada 32 do dispersor de gás por meios de fixação mecânica liberáveis. Alternativamente, cada placa de furos 5 e/ou cada endireitador de fluxo 6 são conectados à seção de duto de entrada 32 do dispersor de gás por fixação permanente tal como soldagem. Independentemente de como as partes são conectadas, todas as partes devem ser facilmente limpáveis, por exemplo, por um procedimento de Limpeza-No- Lugar (CIP).

[00064] Durante a operação do aparelho de secagem por pulverização e do dispersor de gás inventivo, a corrente de gás é, desse modo, alinhada em seu caminho a partir da fonte até a câmara de secagem. Sem desejar ser limitadas por teoria, as seguintes etapas operacionais são executadas:

[00065] A corrente de gás contendo componentes de velocidade na direção axial axd, a direção radial rdd e a direção tangencial tgd é permitida entrar na extremidade a montante 32a da seção de duto de entrada 32.

[00066] Primeiramente, a corrente é submetida à resistência de fluxo geralmente em paralelo com a direção axial axd, a partir da pelo menos uma placa de furos 5, pelo que os componentes de velocidade axial são distribuídos sobre a área de seção transversal da seção de duto de entrada 32.

[00067] Após isso, a corrente é submetida à resistência de fluxo em geral nas direções radial e tangencial rdd, tgd a partir do pelo menos um endireitador de fluxo 6, pelo que os componentes de velocidade radial e tangencial são reduzidos.

[00068] A invenção não é limitada às modalidades mostradas e descritas acima, porém várias modificações e combinações podem ser realizadas. Lista dos Números de Referência 1 Aparelho de secagem por pulverização 2 Câmara de secagem 3 Dispersor de gás 31 Seção de duto de fornecimento 32 Seção de duto de entrada 32a Extremidade a montante 32b Extremidade a jusante 33 Haste central 4 Saída 5 Placa de furos 5a Primeira placa de furos 5b Segunda placa de furos

5c Terceira placa de furos 51 Material de placa 51a Fio de malha 51b Fio de malha 52 Furos 6 Endireitador de fluxo 6a Primeiro endireitador de fluxo 6b Segundo endireitador de fluxo 61a Primeiro conjunto de palhetas 61b Segundo conjunto de palhetas 611 Primeira palheta tangencial 612 Segunda palheta tangencial 613 Terceira palheta tangencial 614 Quarta palheta tangencial 615 Primeiro conjunto de palhetas radiais 616 Segundo conjunto de palhetas radiais 617 Terceiro conjunto de palhetas radiais 62 Canais de fluxo 63 Abertura central Axd Direção axial Rdd Direção radial Tgd Direção tangencial h Distância entre placa(s) de furos/endireitador(es) de fluxo na direção axial H Comprimento de seção de duto de entrada D Diâmetro interno de seção de duto de entrada tp Espessura da placa de furos ls comprimento do endireitador de fluxo em direção axial

Claims (29)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispersor de gás (3) para guiar gás para dentro de uma câmara (2) de um aparelho de tratamento de gás (1), compreendendo uma seção de duto de entrada (32) com uma extremidade a montante (32a) e uma extremidade a jusante (32b), e com um diâmetro interno (D) definindo uma área de seção transversal, a seção de entrada (32) definindo uma direção axial (axd), uma direção radial (rdd) e uma direção tangencial (tgd), e um dispositivo de condicionamento de fluxo (5, 6) localizado na seção de duto de entrada (32), caraterizado pelo fato de que o referido dispositivo de condicionamento de fluxo compreende pelo menos uma placa de furos (5) tendo um diâmetro substancialmente correspondendo ao diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32) e definindo uma área de seção transversal substancialmente correspondendo à área de seção transversal da seção de duto de entrada (32), e pelo menos um endireitador de fluxo (6) tendo um diâmetro correspondendo substancialmente ao diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32) e definindo uma área de seção transversal substancialmente correspondendo à área de seção transversal da seção de duto de entrada (32), em que o pelo menos um endireitador de fluxo (6) é posicionado substancialmente em paralelo e a uma distância (h) na direção axial (axd) a partir do lado a jusante da pelo menos uma placa de furos (5), e em que cada placa de furos (5) tem uma espessura de placa de furos predefinida (tp) na direção axial (axd) e cada endireitador de fluxo (6) tem um comprimento de endireitador de fluxo predefinido (ls) na direção axial (axd), o comprimento do endireitador de fluxo (ls) sendo substancialmente maior que a espessura da placa de furos (tp).

2. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida pelo menos uma placa de furos (5) é provida de uma pluralidade de furos (52) distribuídos sobre a área de seção transversal substancialmente inteira da placa de furos (5), cada furo (52) tendo preferivelmente uma dimensão em seção transversal na mesma ordem de magnitude que a espessura da placa de furos (tp).

3. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a espessura da placa de furos (tp) está na faixa de 0,0005 a 0,05 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32), de preferência cerca de 0,01 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32).

4. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a razão entre a área total dos furos (52) e a área da placa de furos (5) se situa na faixa de 0,2 a 0,8, de preferência cerca de 0,5.

5. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que o formato dos furos (52) é selecionado a partir do grupo compreendendo: circular, oval, ovoide, retangular, poligonal.

6. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que a placa de furos (5) é formada como uma placa perfurada de material de placa (51) na qual a pluralidade de furos (52) foi fornecida.

7. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que a placa de furos (5) é formada como uma malha formada por fios de malha (51a, 51b) definindo a referida pluralidade de furos (52) entre os mesmos.

8. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o endireitador de fluxo (6) é dotado de uma pluralidade de canais de fluxo (62), cada um tendo uma extensão longitudinal em paralelo com a direção axial (axd).

9. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o comprimento do endireitador de fluxo (ls) está na faixa de 0,005 a 1 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32), de preferência cerca de 0,1 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32).

10. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a razão entre a área total dos canais de fluxo (62) e a área do endireitador de fluxo (6) se situa na faixa de 0,8 a 0,99.

11. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o endireitador de fluxo (6) compreende intersectar o primeiro e o segundo conjuntos de palhetas (61a, 61b), se estendendo de preferência em ângulos retos entre si, desse modo formando uma pluralidade de canais de fluxo retangulares de seção transversal (62), de preferência as palhetas dos primeiro e segundo conjuntos de palhetas (61a, 61b) são posicionados de modo equidistante e os canais de fluxo (62) são substancialmente quadrados de seção transversal.

12. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o endireitador de fluxo (6) compreende pelo menos uma palheta tangencial (611, 612, 613, 614) e pelo menos um conjunto de palhetas radiais (615, 616, 617) formando uma pluralidade de canais de fluxo no formato de arco (62).

13. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o endireitador de fluxo (6) compreende uma primeira, segunda, terceira e quarta palhetas tangenciais (611, 612, 613, 614) dispostas concentricamente.

14. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o endireitador de fluxo (6) compreende um primeiro, segundo e terceiro conjuntos de palhetas radiais (615, 616, 617), cada conjunto de palhetas radiais sendo distribuído na direção tangencial (tgd) do endireitador de fluxo (6).

15. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 14, caracterizado pelo fato de que o número de canais de fluxo (62) está na faixa de 25 a 150 por metro quadrado da seção de duto de entrada (32), de preferência de 50 a 100, mais preferivelmente de 70 a 80.

16. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 15, caracterizado pelo fato de que a distância (h) que separa o endireitador de fluxo (6) a partir do lado a jusante da placa de furos (5) na direção axial (axd) está abaixo de 100 vezes da espessura da placa de furos

(tp), de preferência abaixo de 5 vezes da espessura da placa de furos (tp).

17. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a referida pelo menos uma placa de furos compreende uma primeira placa de furos (5a) posicionada a uma primeira distância (h1) a partir do lado a montante do endireitador de fluxo (6), e pelo menos uma outra placa de furos (5b, 5c).

18. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que uma segunda placa de furos (5b) é posicionada no lado a montante da primeira placa de furos (5a) a uma segunda distância (h2) da primeira placa de furos (5a) vista na direção axial (axd), a segunda distância (h2) sendo preferivelmente maior que 0,01 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32) ou maior que o comprimento (ls) do endireitador de fluxo (6).

19. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que uma terceira placa de furos (5c) é posicionada no lado à jusante do endireitador de fluxo (6) a uma terceira distância (h3) do lado a jusante do endireitador de fluxo, visto na direção axial (axd), a terceira distância (h3) sendo de preferência maior que 0,01 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32) ou maior que o comprimento (ls) do endireitador de fluxo (6).

20. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um endireitador de fluxo compreende um primeiro endireitador de fluxo (6a) posicionado a jusante da pelo menos uma placa de furos (5, 5a) e um segundo endireitador de fluxo (6b) é fornecido no lado a jusante do primeiro endireitador de fluxo (6a) a uma quarta distância (h4) do lado a jusante do primeiro endireitador de fluxo (6a).

21. Dispersor de gás, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que uma segunda placa de furos (5b) é fornecida a montante do segundo endireitador de fluxo (6b), a uma quinta distância (h5) a partir do lado a jusante do primeiro endireitador de fluxo (6a), e a uma sexta distância (h6) a partir do lado a montante do segundo endireitador de fluxo (6b), para formar dois conjuntos de uma placa de furos a montante (5, 5a, 5b) e um endireitador de fluxo a jusante (6, 6a, 6b) localizado a uma distância (h, h1, h6) a partir da respectiva placa de furos, a quinta distância (h5) sendo preferivelmente maior que 0,01 do diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32) ou maior que o comprimento (ls) do endireitador de fluxo (6).

22. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que três ou mais conjuntos de uma placa de furos a montante e um endireitador de fluxo a jusante localizados a uma distância a partir da respectiva placa de furos são fornecidos.

23. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que a seção de duto de entrada (32) é dotada de um comprimento total (H) e cada placa de furos (5, 5a) é posicionada de modo que uma distância irrestrita é fornecida a montante da placa de furos (5, 5a), a distância irrestrita sendo pelo menos 0,01 vezes o diâmetro interno (D) da seção de duto de entrada (32) ou excedendo o comprimento (ls) do endireitador de fluxo (6).

24. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma placa de furos (5) e o pelo menos um endireitador de fluxo (6) são fornecidos como partes sobressalentes configuradas para adaptação em um dispersor de gás existente.

25. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma placa de furos (5) e/ou o pelo menos um endireitador de fluxo (6) são conectados à seção de duto de entrada (32) do dispersor de gás por meios de fixação mecânica liberáveis.

26. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma placa de furos (5) e/ou o pelo menos um endireitador de fluxo (6) são conectados à seção de duto de entrada (32) do dispersor de gás por fixação permanente tal como soldagem.

27. Dispersor de gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que o comprimento do endireitador de fluxo (ls) é maior que a espessura da placa de furos (tp) por um fator na faixa de 5 a 200, de preferência de 10 a 150.

28. Aparelho de secagem por pulverização (1) caracterizado pelo fato de que compreende uma câmara de secagem (2) e meios de atomização, compreendendo pelo menos um dispersor de gás (3) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 27.

29. Método de alinhar uma corrente de gás em um dispersor de gás (3) de um aparelho de secagem por pulverização (1), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

fornecer uma seção de duto de entrada (32) com uma extremidade a montante (32a) e uma extremidade a jusante (32b), e com um diâmetro interno (D) definindo uma área de seção transversal, a seção de duto de entrada (32) definindo uma direção axial (axd), uma direção radial (rdd) e uma direção tangencial (tgd), fornecer pelo menos um dispositivo de condicionamento de fluxo na primeira seção de duto de entrada (32) incluindo i) pelo menos uma placa de furos (5), ii) pelo menos um endireitador de fluxo (6) no lado a jusante da pelo menos uma placa de furos, permitir que uma corrente de gás contendo componentes de velocidade na direção axial (axd), direção radial (rdd) e direção tangencial (tgd) entre na extremidade a montante (32a) da seção de duto de entrada (32), submeter o fluxo primeiramente à resistência de fluxo em geral em paralelo com a direção axial (axd), a partir da pelo menos uma placa de furos (5), pelo que os componentes da velocidade axial são distribuídos sobre a área de seção transversal da seção de duto de entrada (32), e subsequentemente submeter a corrente à resistência de fluxo em geral nas direções radial e tangencial (rdd, tgd) a partir do pelo menos um endireitador de fluxo (6), pelo que os componentes da velocidade radial e tangencial são reduzidos.