PL103840B1 - Sposob wytwarzania pulsujacej warstwy fluidalnej i urzadzenie do wytwarzania pulsujacej warstwy fluidalnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadze¬ nie do wytwarzania pulsujacej warstwy fluidalnej, zwlaszcza przy realizacji procesu wymiany ciepla i masy w ukladzie gaz-rozdrobniona faza stala.

Znany jest sposób wytwarzania pulsujacej war¬ stwy fluidalnej polegajacy na przepuszczeniu gazu o zmiennym w czasie objetosciowym natezeniu przeplywu przez cala warstwe materialu rozdrob¬ nionego lub cieczy spoczywajacej na sicie, z pred¬ kosciami powyzej predkosci krytycznej fluidyzacji.

Znany jest równiez sposób wytwarzania pulsujacej warstwy fluidalnej przez mechaniczny ruch drga¬ jacy aparatu fluidalnego, wzglednie sita na którym warstwa fluidalna spoczywa, czy tez mieszadla plytowego zanurzonego w tej warstwie. Ruch drga¬ jacy jest przenoszony na warstwe fluidalna i po¬ woduje pulsacje ukladu gaz-rozdrobniona faza sta¬ la lub ciecz-gaz.

Opis sposobów i urzadzen tego typu zawarty jest w monografiach „Aparat wibrofluidalny" — W. A.

Czlenow, W. M. Michajlow Moskwa 1972 oraz „Su¬ szenie" — F. Kneule, Frankfurt nad Menem 1975 r.

Przykladem urzadzenia o wibracji mechanicznej moze byc rozwiazanie wedlug opisu patentowego RFN nr 2 542 676. Komora robocza jest w tym przy¬ padku polaczona elastycznie z korpusem, a przeka¬ zywanie drgan nastepuje na skutek zastosowania walów z mimosrodami, napedzanych silnikami usy¬ tuowanymi w stosunku do siebie krzyzowo.

Znany jest równiez z polskiego opisu patento- 18 wego nr 92 255 sposób wytwarzania warstwy uplyn¬ nionej z pulsacja, który polega na oddzialywaniu pulsujacego strumienia gazu na cala warstwe ma¬ terialu ziarnistego spoczywajacego na drgajacym sicie. Pulsacje gazu i ruch drgajacy sita uzyskuje sie przez szybkie otwieranie i zamykanie przeply¬ wu gazu klapa lub przeslona umieszczona w króc¬ cu wlotowym. Zmienia sie cyklicznie przejsciowe natezenie przeplywu gazu a tym samym cisnie¬ nie i predkosc gazu w aparacie.

Dotychczas znane sposoby wytwarzania pulsuja¬ cej warstwy fluidalnej wymagaja znacznych ilosci przeplywajacego gazu albo specjalnych urzadzen napedowych o ruchu drgajacym o znacznym zapo¬ trzebowaniu energii. Metoda zaproponowana wed¬ lug polskiego opisu patentowego nr 92 255, wpraw¬ dzie zmniejsza zapotrzebowanie energii, poniewaz straty wystepuja jedynie w skutek dlawienia ga¬ zu klapa lub przeslona oraz przy wprawianiu w ruch drgajacy sita, jednak wymaga znacznych ilosci gazu.

Sposób wytwarzania pulsujacej warstwy fluidal¬ nej wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze gaz o stalym objetosciowym natezeniu przeplywu dostarczany wentylatorem do rozdzielacza gazu, kieruje sie cyklicznie do kolejnych komór gdzie wchodzi w kontakt nad pólka z otworami z roz¬ drobniona faza stala lub ciecza. W przypadku fazy stalej na skutek cyklicznie przesuwajacego sie stru¬ mienia gazu do kolejnych komór, sterowanego roz- 103 840103 840 dzielaczem gazu uzyskuje sie drgania ziaren oraz przemieszczen ich ruchem okreznym nad pólka z otworami w sasiedztwie poszczególnych komór.

Wartosc predkosci chwilowej gazu w komorze za¬ lezy od polozenia elementu wirujacego rozdziela¬ cza w danej chwili, powierzchni przekroju komo¬ ry, objetosciowego natezenia przeplywu gazu jako wielkosci charakterystycznej wentylatora. Predkosc chwilowa gazu w poszczególnych komorach zmie¬ nia sie od Wmin do Wm« i do Wmm, przy czym Wm*x jest wieksze od krytycznej predkosci fluidy- zacji a mniejsze od predkosci unoszenia, W min Wm*x przyjmuje wartosci równe zeru wzglednie rózne od zera. Minimalna predkosc gazu w poszcze¬ gólnych komorach rózna od zera uzyskuje sie przez usytuowanie elementu wirujacego wzgledem kor¬ pusu rozdzielacza w ten sposób, ze istnieje nie¬ wielki kanal o duzych oporach laczacy wszystkie komory. Uzyskuje sie zasilanie wszystkich komór wstepnym strumieniem gazu. Strumien gazu pul¬ sujacy jest nakladany na strumien staly i uzysku¬ je sie wypadkowa predkosc w poszczególnych ko¬ morach Od WmJn T6 0 dO Wmax, do W mm ¥= 0.

Urzadzenie do wytwarzania pulsujacej warstwy fluidalnej wedlug wynalazku zawiera w górnej czesci korpusu krócce wlotowy oraz wylotowy roz¬ drobnionej fazy stalej lub cieczy jak równiez kro- ciec wylotowy gazu, górna czesc korpusu jest od¬ dzielona od dolnej pozioma wzglednie nieznacznie pochylona pólka z. otworami. Dolna czesc korpusu posiada co najmniej dwie komory utworzone przez pólke z otworami, sciany boczne i co najmniej jed¬ na przegrode, przy czym przestrzenie komór sa po¬ laczone z odpowiednimi kanalami rozdzielacza ga¬ zu. Rozdzielacz gazu sklada sie z elementu nieru¬ chomego wyposazonego w kanaly i krócce wylotowe gazu z co najmniej jednym króccem wlotowym ga¬ zu, oraz elementu wirujacego o co najmniej jed¬ nym otworze przelotowym lub zespolu przemiesz- ¦ czajacych sie zastawek.

Sposób wytwarzania pulsujacej warstwy fluidal¬ nej zapewnia uzyskanie znacznej burzliwosci ukla¬ dów gaz-ciecz, gaz-rozdrobniona faza stala, przy niewielkich stratach energetycznych, na urzadzeniu prostym i niezawodnym. Szczególnie moze byc za¬ lecany przy realizacji procesów wymiany ciepla i masy w ukladzie gaz-rozdrobniona faza stala.

Sposób ten umozliwia znaczne obnizenie zapotrze¬ bowania gazu, teoretycznie tylo-krotnie ile wynosi liczba komór. Specyfika przeplywu gazu powoduje, ze predkosc gazu nad warstwa fluidalna moze byc kilkakrotnie mniejsza od predkosci w komorze, de¬ cyduje o tym ilosc komór. Zapobiega to porywaniu czasteczek z materialów ziarnistych o zróznicowa¬ nych frakcjach, co w przypadku cieczy eliminuje „zachlystywanie sie aparatu". Metoda ta miedzy innymi mozna suszyc materialy rozdrobnione o specyficznych wlasciwosciach np. wymagajacych zmiany temperatury wzglednie predkosci gazu w trakcie procesu, wykazujacych przyczepnosc do scian.

Przykladowe rozwiazanie aparatu wedlug wyna¬ lazku podane jest na rysunkach, gdzie fig. 1, przed¬ stawia schematyczny przekrój aparatu dwukomoro¬ wego, fig. 2. aparatu wielokomorowego, fig 3, 4, 5 typy rozdzielacza-gazu. ~~ ~ ^ W aparacie wyodrebnia sie górna czesc korpusu 1 oraz dolna 2. Obie te czesci sa przedzielone po¬ zioma wzglednie lekko pochylona pólka z otwora¬ mi 4. W górnej czesci korpusu jest usytuowany s króciec wlotowy 3 i wylotowy 5 materialu roz¬ drobnionego, czesc ta jest zakonczona u góry króc¬ cem wylotowym gazu 12. Czesc dolna korpusu skla¬ da sie z dwóch komór skrajnych 6 i 1-0 oddzielo¬ nych przegroda 18 i zakonczonych króccami wio¬ lo towymi gazu 7 i 11 oraz komór srodkowych -za¬ konczonych króccami wlotowymi gazu &. Krócce wlotowe gazu sa polaczone rurociagami z odpo¬ wiadajacymi im króccami rozdzielacza gazu li.

Rozdzielacz gazu * klada sie z elementu nierucho- mego 14 oraz elementu ruchomego II. Element nie¬ ruchomy jest wyposazony w kanaly i krócce wy¬ lotowe gazu 16 oraz co najmniej jeden króciec wlo¬ towy gazu 17. Element ruchomy 15 jest tarczka wi¬ rujaca z co najmniej jednym otworem przeloto- wym lub zespolem przemieszczajacych sie zasta¬ wa**. * Pr^y ^r^a^j pracy aparatu, "kowany ma¬ terial rozdrobniony jest stremowany króccem wlo¬ towym 3 ni pólka z otworami 4, gdzie p^J w-ply- wem gazu o stalym objeWsciowym na-te^eniu prze¬ plywu, .cykl*XL;T..:-2- wypl*** a&cym z kolejnych' ko¬ mór 6, 8, IG tworzy puis-J^ca w&rA^a fluidalna.

Warstwa ta w feii.iii u^iyn Uonej jest odprowa¬ dzona z aparatu króccem wyictc vym 5. 3$ Gaz jest tloczony do rozdzieV :.a H i przez ele- r».-.--.>nt wirujacy lub zespól- przemieszczajacych sie „, wstawek 15, suv nwany cyklicznie do kolejnych komor 6, 8, 10 zakonczonych u góry pólka z oiwo- rami 4, przeplywa przez otwory w pólce i wchodzi w kontakt z rozdrobniona faza stala a nastepnie opuszcza aparat króccem wylotowym 11 W celu lepszego zilustrowania przedmiotowego * sposobu wytwarzania pulsujacej warstwy fkudal- 40 nej podano ponizej przyklad zastosowania w ty¬ powym procesie technologicznym, ukladzie gaz-roz¬ drobniona faza stala. W nowoczesnym przemysle cukrowniczym wymagane jest wysuszenie cukru o wilgotnosci 1,5% do wilgotnosci 0,03% w apara- 45 cie o pracy ciaglej. Cukier p wilgotnosci 1,3% po¬ siada wysoki stopien adhezji i praktycznie nie przechodzi w warstwe fluidalna przy zastosowaniu jedynie rozdzialu powietrza przez pólke z otwora¬ mi. Dopiero w urzadzeniach wibrofluidainych z wi- 50 bracja mechaniczna lub pulsujacym strumieniem powietrza mozna przeprowadzic cukier o tej wil¬ gotnosci w uklad fluidalny przy stosowaniu pred¬ kosci gazu kilkakrotnie wyzszych od krytycznej predkosci fluidyzacji. 55 Cukier o wilgotnosci 0,03% posiada bardzo niski stopien adhezji praktycznie mozna go przeprowa¬ dzic w stan fluidalny bez wibracji przy uzyciu pólki z otworami o powierzchni swobodnej 5°/o i predkosci nieco wyzszej od krytycznej predkosci w fluidyzacji 1,5 wkr. Sposób realizacji procesu ciag¬ lego suszenia cukru od wilgotnosci 1,5% do wil¬ gotnosci 0,03% wedlug przedmiotowego rozwiaza¬ nia ilustruje sie w oparciu o schemat aparatu wie¬ lokomorowego zalaczonego do niniejszego opisu « fig. 2.5 103 840 6 Cukier o wilgotnosci l,5°/o w sposób ciagly jest podawany króccem 3 na pólke 4 gdzie wchodzi w kontakt ze strumieniem gazu cyklicznie prze¬ mieszczanym wzdluz pólki i z czestotliwoscia 10Hz, od komory 6' kolejno przez komory posrednie 8 do komory 10. Pod wplywem tego pulsujacego stru¬ mienia, krysztaly cukru uzyskuja ruch drgajacy z przemieszczeniem sie ruchem okreznym nad po¬ szczególnymi wycinkami pólki otworowej stano¬ wiacymi górne zamkniecie komór. W postaci pulsu¬ jacej warstwy fluidalnej cukier o wilgotnosci 0,03*/« opuszcza aparat króccem 5. Powietrze jako czyn¬ nik suszacy Jest wentylatorem przetlaczane do na- grzewnipy a nastepnie osiowo do elementu wiruja¬ cego rozdzielacza gazu 13. Przy chwilowym polo¬ zeniu elementu wirujacego jak na fig. 2, caly stru¬ mien powietrza dostarczony do rozdzielacza 13 jest kierowany do komory 8 a uzyskiwana predkosc chwilowa w tej komorze osiaga wartosc maksy¬ malna. Maksymalne predkosci chwilowe gazu uzys¬ kuje sie równiez przy przesunieciu katowym ele¬ mentu wirujacego o kat 90° ale zawsze w kolejnej komorze 10, 6.

W tych polozeniach predkosci chwilowe gazu w pozostalych trzech komorach sa zawsze 0. Ele¬ ment wirujacy jest napedzany silnikiem elektrycz¬ nym a jego obroty dla cukru wynosza 10 obr/sek a dla uzyskania czestotliwosci impulsów strumie¬ nia gazu przemieszczajacego sie do kazdej z ko¬ lejnych komór 10Hz.

Wydajnosc wentylatora tloczacego powietrze do rozdzielacza gazu 13 jest zgodna z zapotrzebowa¬ niem wynikajacym z bilansu energetycznego. Na¬ tomiast obnizenie maksymalnych predkosci chwilo¬ wych gazu w trakcie podsuszania, uzyskuje sie po¬ przez wprowadzenie wzrastajacych przekrojów ko¬ mór wzdluz splywu cukru od wlotu 3 do wylo¬ tu 5.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania pulsujacej warstwy flui¬ dalnej droga przeplywu gazu przez te warstwe, 5 znamienny tym, ze strumien gazu o stalym obje¬ tosciowym natezeniu przeplywu, sterowany roz¬ dzielaczem gazu kieruje sie cyklicznie do kolej¬ nych komór zamknietych od góry pólka z otwo¬ rami, przy czym predkosc -gazu w kolejnych ko¬ morach zmienia sie od zera do Wn« i do zera, a maksymalna predkosc chwilowa gazu w kolej¬ nych komorach Wnm jest wieksza od krytycznej, predkosci fluidyzacji i mniejsza od predkosci uno¬ szenia.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze predkosc gazu w kolejnych komorach zmienia sie Od Wmln =5^= 0 dO Wm« i dO Wmln ¥= 0.

3. Urzadzenie do wytwarzania pulsujacej warstwy fluidalnej zawierajace w górnej czesci korpusu króciec wlotowy i wylotowy rozdrobnionej fazy stalej lub cieczy oraz króciec wylotowy gazu od¬ dzielony od dolnej czesci pozioma wzglednie nie¬ znacznie pochylona pólka z otworami posiadajace w dolnej czesci korpusu co najmniej dwie komo¬ ry i utworzone przez pólke z otworami, seiany boczne oraz co najmniej jedna przegrode, znamien¬ ne tym, ze przestrzenie komór polaczone z odpo¬ wiednimi kanalami (16) rozdzielacza gazu (13) sta¬ nowia zespól integralnie zwiazany, przy czym roz¬ dzielacz gazu (13) sklada sie z elementu unierucho¬ mionego (14) wyposazonego w kanaly i krócce wy¬ lotowe gazu (17), oraz z elementu ruchomego (15) w postaci wirujacej tarczy o co najmniej jednym otworze przelotowym lub zespolu przemieszczaja¬ cych sie zastawek.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tyra, ze przekroje komór (6) i (10) sa jednakowe.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze przekroje komór (6) i (10) sa zróznicowane. 15 20 25 30103 840 figi103 840 fig 2103 840 fig 3 fig U 16 U fig 5 Bltk 908/79 r. 100 egz. A4 Cena 45 zl