RU174177U1

RU174177U1 - DEVICE FOR DRYING DISPERSED MATERIALS

Info

Publication number: RU174177U1
Application number: RU2016140065U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Вячеслав Александрович Балашов; Наталья Андреевна Прохоренко; Ксения Васильевна Чёрикова; Петр Сергеевич Васильев; Жанна Владиславовна Кинякина
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для сушки частиц дисперсного материала во взвешенном состоянии и может найти применение в химической, нефтехимической, деревообрабатывающей, горноперерабатывающей, металлургической, строительной, автодорожной, биохимической, фармакологической и других отраслях промышленности и в экологических процессах при сушке вторичных дисперсных твердообразных отходов. Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для сушки дисперсных материалов, содержащем вертикально установленную трубу Вентури, эксцентрично размещенную в сепараторе переменного сечения, снабженном загрузочным и разгрузочным патрубками, и установленную в сепараторе соосно с диффузором и частично охватывающую выходной конец диффузора цилиндрическую обечайку, отличающемся тем, что обечайка закреплена на цилиндрических пружинах, а длина обечайки определяется из выражения, приведенного в формуле полезной модели: Техническим результатом предлагаемого устройства для сушки дисперсных материалов является увеличение производительности. 1 ил.The utility model relates to devices for drying particles of dispersed material in suspension and can be used in chemical, petrochemical, woodworking, mining, metallurgical, construction, road, biochemical, pharmacological and other industries and in environmental processes for drying secondary dispersed solid waste. The technical result is achieved in that in a device for drying dispersed materials containing a vertically mounted venturi, eccentrically placed in a separator of variable cross section, equipped with loading and unloading nozzles, and installed in the separator coaxially with a diffuser and partially covering the outlet end of the diffuser, a cylindrical shell, different the fact that the shell is mounted on coil springs, and the length of the shell is determined from the expression given in the formula of the useful mode ate: The technical result of the proposed device for drying dispersed materials is to increase productivity. 1 ill.

Description

Предлагаемая конструкция относится к устройствам для сушки частиц дисперсного материала во взвешенном состоянии и может найти применение в химической, нефтехимической, деревообрабатывающей, горноперерабатывающей, металлургической, строительной, автодорожной, биохимической, фармакологической и других отраслях промышленности и в экологических процесса при сушке вторичных дисперсных твердообразных отходов.The proposed design relates to a device for drying particles of dispersed material in suspension and can be used in chemical, petrochemical, woodworking, mining, metallurgical, construction, road, biochemical, pharmacological and other industries and in the environmental process for drying secondary dispersed solid waste.

Известна конструкция пневматической трубы-сушилки, включающей вентилятор, топки, питатель, пневмотрубу, циклон и дымосос [М.В. Лыков, Сушилка в химической промышленности. - М. Химия, 1970, С. 226].A known design of a pneumatic dryer pipe including a fan, furnaces, a feeder, a pneumatic pipe, a cyclone and a smoke exhauster [M.V. Lykov, Dryer in the chemical industry. - M. Chemistry, 1970, S. 226].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная производительность по высушиваемому материалу из-за жесткого крепления пневмотрубы на опоре. Неподвижность пневмотрубы приводит к малой разности скоростей сушильного агента горячего воздуха или топочных газов относительно поверхности частиц дисперсного материала, что снижает тепло- и массоперенос от этой поверхности к сушильному агенту.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient productivity on the dried material due to the rigid fastening of the pneumatic tube on the support. The immobility of the pneumatic tube leads to a small difference in the speeds of the drying agent of hot air or flue gases relative to the surface of the particles of the dispersed material, which reduces heat and mass transfer from this surface to the drying agent.

Известная конструкция пневматической сушилки, содержащая восходящую и нисходящую ветви трубы одинакового диаметра, ветвь рецикла с газоподводящим патрубком, горизонтальную вихревую камеру, размещенную между восходящей и нисходящей ветвями, подключенными к вихревой камере тангенциально и выполненную в виде двух конусов, состыкованных меньшими сторонами посредством цилиндрической катушки, и вставку, установленную внутри катушки, при этом вставка выполняется в виде сильфона для улавливания частиц, а тангенциальный патрубок присоединен к сильфону [Патент на полезную модель №106733, F26B 17/10, 2011].A known design of a pneumatic dryer containing ascending and descending branches of a pipe of the same diameter, a recycle branch with a gas supply pipe, a horizontal vortex chamber located between the ascending and descending branches connected to the vortex chamber tangentially and made in the form of two cones joined by smaller sides by means of a cylindrical coil, and an insert installed inside the coil, while the insert is in the form of a bellows for trapping particles, and the tangential connection n to the bellows [utility model patent №106733, F26B 17/10, 2011].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая скорость сушки, особенно частиц тонкодисперсной фазы, когда скорости сушильного газового агента и частиц практически равны, из-за жесткого крепления обеих ветвей трубы, ветви рецикла с газоподводящим патрубком, горизонтальной вихревой камерой на опоре. В этом случае скорости тепло- и массопереноса от поверхности частиц к сушильному агенту малы, что снижает производительность по высушиваемому материалу.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the low drying speed, especially of the particles of the finely dispersed phase, when the speeds of the drying gas agent and particles are almost equal, due to the rigid fastening of both pipe branches, the recycle branch with a gas supply pipe, and a horizontal swirl chamber on the support. In this case, the rates of heat and mass transfer from the surface of the particles to the drying agent are low, which reduces the productivity of the material to be dried.

Известна конструкция устройства для сушки дисперсных материалов, включающая вертикально установленную трубу Вентури, снабженную загрузочным патрубком, и подсоединенный к трубе сепаратор переменного сечения, при этом диффузор трубы Вентури эксцентрично встроен в сепаратор и выходное окно диффузора расположено в плоскости наибольшего сечения сепаратора (авт. св. СССР №534625, F26B 17/10, 1977).A known design of a device for drying dispersed materials, including a vertically mounted venturi pipe, equipped with a loading nozzle, and a separator of variable cross section connected to the pipe, the venturi pipe diffuser is eccentrically integrated into the separator and the outlet window of the diffuser is located in the plane of the largest section of the separator (ed. USSR No. 534625, F26B 17/10, 1977).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится небольшая разность скоростей сушильного агента и частиц дисперсного материала, из-за жесткого крепления трубы сепаратора, диффузора трубы Вентуре, что приводит к малой скорости переноса влаги с поверхности частиц в сушильный агент и снижению производительности.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include a small difference in the speeds of the drying agent and particles of dispersed material, due to the rigid fastening of the separator pipe, the Ventura pipe diffuser, which leads to a low rate of moisture transfer from the surface of the particles to the drying agent and a decrease in productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится устройство для сушки дисперсных материалов по ав. св. №534625, включающее вертикально установленную трубу Вентури, эксцентрично размещенную в сепараторе переменного сечения, снабженном загрузочным и разгрузочным патрубками, и цилиндрическую обечайку, установленную в сепараторе соосно с диффузором и частично охватывающую выходной конец диффузора (авт. св. СССР №645010, F28B 17/10, 1979).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and taken as a prototype is a device for drying dispersed materials by av. St. No. 534625, comprising a vertically mounted Venturi pipe, eccentrically placed in a separator of variable cross section, equipped with loading and unloading nozzles, and a cylindrical shell mounted in the separator coaxially with the diffuser and partially covering the outlet end of the diffuser (ed. St. USSR No. 645010, F28B 17 / 10, 1979).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая производительность по высушиваемым частицам тонкодисперсной фазы из-за малой разности скоростей сушильного агента относительно поверхности частиц высушиваемого материала, из-за жесткого соединения трубы Вентури с опорой, что снижает скорость массопереноса влаги от поверхности этих частиц к сушильному агенту.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the low productivity of the particles of the finely dispersed phase due to the small difference in the speeds of the drying agent relative to the surface of the particles of the material to be dried, because of the rigid connection of the Venturi pipe with the support, which reduces the rate of mass transfer of moisture from the surface of these particles to a drying agent.

Техническим результатом предлагаемого устройства для сушки дисперсных материалов является увеличение производительности.The technical result of the proposed device for drying dispersed materials is to increase productivity.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для сушки дисперсных материалов, содержащем вертикально установленную трубу Вентури, эксцентрично размещенную в сепараторе переменного сечения, снабженном загрузочным и разгрузочным патрубками, и установленную в сепараторе соосно с диффузором и частично охватывающую выходной конец диффузора цилиндрическую обечайку отличающемся тем, что обечайка закреплена на цилиндрических пружинах, а длина обечайки определяется из выражения:The technical result is achieved in that in a device for drying dispersed materials containing a vertically mounted Venturi pipe, eccentrically placed in a separator of variable cross section, equipped with loading and unloading nozzles, and installed in the separator coaxially with a diffuser and partially covering the outlet end of the diffuser, a cylindrical shell characterized in that that the shell is mounted on coil springs, and the length of the shell is determined from the expression:

где

- длина обечайки, м;Where

- shell length, m;

с - скорость звука в газовом сушильном агенте, м/с;C is the speed of sound in a gas drying agent, m / s;

m - масса обечайки, кг;m is the mass of the shell, kg;

а - упругость каждой цилиндрической пружины, Н/м; a - the elasticity of each coil spring, N / m;

n - число цилиндрических пружин.n is the number of coil springs.

Установка цилиндрической обечайки на цилиндрических пружинах заставляет под действием потока газового сушильного агента обечайку совершать осевые колебания, приводящие к интенсификации массообмена между частицами дисперсной фазы и сушильным агентом, увеличивает разность скоростей частиц и сушильного агента, а, значит, приводит к росту производительности всего процесса сушки.The installation of a cylindrical shell on cylindrical springs causes the shell to undergo axial vibrations under the action of the gas drying agent flow, which leads to intensification of mass transfer between the particles of the dispersed phase and the drying agent, increases the velocity difference between the particles and the drying agent, and, therefore, leads to an increase in the productivity of the entire drying process.

Выполнение цилиндрической обечайки длиной, определяемой выражением (1), позволяет вести процесс сушки в цилиндрической обечайке, совершающей осевые колебания в резонансном режиме с потоком газового сушильного агента, движущегося внутри этой цилиндрической обечайки, то есть совершать осевые колебания с большой амплитудой. Это приводит к значительной разности скоростей высушиваемых частиц, особенно тонкодисперсных фракций, и потока газового сушильного агента, что увеличивает скорость массопереноса влаги от поверхности частиц к газовому сушильному агенту, а, значит, приводит к росту производительности всего процесса сушки.The execution of a cylindrical shell with a length defined by expression (1) allows the drying process to be carried out in a cylindrical shell that performs axial vibrations in resonance mode with a flow of a gas drying agent moving inside this cylindrical shell, that is, to perform axial vibrations with a large amplitude. This leads to a significant difference in the speeds of the dried particles, especially finely divided fractions, and the flow of the gas drying agent, which increases the rate of mass transfer of moisture from the surface of the particles to the gas drying agent, and, therefore, leads to an increase in the productivity of the entire drying process.

Как известно, собственная частота колебаний газа, движущегося в трубе, роль которой выполняет цилиндрическая обечайка, определяется уравнениемAs is known, the natural frequency of oscillations of a gas moving in a pipe, whose role is played by a cylindrical shell, is determined by the equation

а собственная частота колебаний пружинного маятника, каким является цилиндрическая обечайка, подвешенная на цилиндрических пружинахand the natural frequency of oscillation of the spring pendulum, which is a cylindrical shell suspended on coil springs

(все обозначения параметров уравнений (2) и (3) приведены в формуле полезной модели и под уравнением (1) в тексте заявки), (Элементарный учебник физики / Под редакцией Г.С. Ландсберга. Издание 10-е переработанное. Том 3. - М.: 1986, С. 510).(all designations of the parameters of equations (2) and (3) are given in the utility model formula and under equation (1) in the application text), (Elementary textbook of physics / Edited by G.S. Landsberg. Revised edition 10. Volume 3. - M .: 1986, S. 510).

Приравнивая правые части уравнение (2) и (3) получаем выражение (1).Equating the right-hand sides of equation (2) and (3), we obtain expression (1).

Таким образом, установка цилиндрической обечайки в сепараторе на цилиндрических пружинах при длине цилиндрической обечайки, определяемой по выражению (1), позволяет интенсифицировать процесс массопереноса влаги от поверхности частиц, особенно тонкодисперсных фракций, к потоку газового сушильного агента за счет резонансных осевых колебаний цилиндрической обечайки, частота которых совпадает с частотой собственных колебаний газового сушильного агента, движущегося внутри цилиндрической обечайки, что приводит к возрастанию амплитуды ее осевых колебаний, обеспечивающих возрастание разницы скоростей высушиваемых частиц относительно газового сушильного агента и росту производительности.Thus, the installation of a cylindrical shell in a separator on cylindrical springs with a cylindrical shell length defined by expression (1) allows one to intensify the process of moisture mass transfer from the surface of particles, especially finely dispersed fractions, to the gas drying agent flow due to resonant axial vibrations of the cylindrical shell, frequency which coincides with the natural frequency of the gas drying agent moving inside the cylindrical shell, which leads to an increase in the amplitude e axial vibration, providing an increase in speed difference with respect to the gas being dried particles of the drying agent and increase productivity.

На чертеже представлена схема устройства для сушки дисперсных материалов, вертикальный разрез.The drawing shows a diagram of a device for drying dispersed materials, a vertical section.

Устройство содержит трубу Вентури, состоящую из конфузора 1, горловины 2 и диффузор 3, цилиндрическую обечайку 4, частично охватывающую выходной конец диффузора 3, загрузочный патрубок 5, сепаратор 6 переменного сечения, газоотводящий 7 и разгрузочный 8 патрубки, генератор 9 газового сушильного агента. Цилиндрическая обечайка 4 установлена на вертикальных цилиндрических пружинах 10 внутри сепаратора 6.The device comprises a Venturi pipe, consisting of a confuser 1, a neck 2 and a diffuser 3, a cylindrical shell 4, partially covering the outlet end of the diffuser 3, a loading nozzle 5, a separator 6 of variable cross-section, a gas outlet 7 and a discharge 8 nozzles, a generator 9 of a gas drying agent. The cylindrical shell 4 is mounted on vertical coil springs 10 inside the separator 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газовый сушильный агент из генератора 9 поступает в конфузор 1, приобретает разгон в горловине 2 и поступает в диффузор 3. Частицы дисперсного материала загружаются через патрубок 5, подаются в диффузор 3 и двигаются под действием силы тяжести вниз навстречу газовому сушильному агенту, скорость падающих под действием силы тяжести частиц дисперсной фазы постепенно замедляется за счет уменьшения их влажности, а затем они начинают по мере высушивания подниматься вверх и попадают из диффузора 3 в обечайку 4. Так как обечайка 4 совершает осевые резонансные колебания с большой амплитудой, и их частота совпадает с частотой собственных колебаний частиц сушильного агента, движущегося вверх в обечайке 4, то частицы дисперсного материала, находясь внутри обечайки 4, совершают аналогичные колебания, что за счет инерции этих частиц обеспечивает высокую разность скоростей газового сушильного агента относительно скоростей частиц дисперсной фазы, особенно ее тонкодисперсных фракций. Это приводит к росту массопереноса влаги от поверхности высушиваемых частиц к газовому сушильному агенту. Высушенные частицы крупных фракций выпадают вниз в сепаратор 6 через кольцевой зазор, образованный нижней частью обечайки 4 и верхней частью диффузора 3, а тонкие фракции высушиваемых частиц попадают в сепаратор 6 через верхнюю часть обечайки 4. Отработанный газовый сушильный агент выбрасывается через патрубок 7, а высушенные частицы дисперсного материала выводятся из сепаратора 6 через патрубок 8.The gas drying agent from the generator 9 enters the confuser 1, acquires acceleration in the neck 2 and enters the diffuser 3. Particles of the dispersed material are loaded through the nozzle 5, fed into the diffuser 3 and move downward by gravity towards the gas drying agent, the speed falling under the action the gravity of the particles of the dispersed phase gradually slows down due to a decrease in their moisture, and then they begin to rise up as they dry and fall from the diffuser 3 into the shell 4. Since the shell 4 makes axial movements large-amplitude oscillations, and their frequency coincides with the natural frequencies of the drying agent particles moving upward in the shell 4, the dispersed material particles inside the shell 4 make similar vibrations, which due to the inertia of these particles provides a high velocity difference in the gas drying agent relative to the particle velocity of the dispersed phase, especially its finely divided fractions. This leads to an increase in the mass transfer of moisture from the surface of the dried particles to the gas drying agent. The dried particles of large fractions fall down into the separator 6 through the annular gap formed by the lower part of the shell 4 and the upper part of the diffuser 3, and the fine fractions of the dried particles enter the separator 6 through the upper part of the shell 4. The spent gas drying agent is discharged through the pipe 7, and the dried ones particles of dispersed material are removed from the separator 6 through the pipe 8.

Пример. Определение длины

обечайки 4 из выражения (1) при численных значениях параметров:Example. Length determination

shell 4 from the expression (1) with numerical values of the parameters:

Скорость звука в газовом сушильном агенте - горячем воздухе при температуреThe speed of sound in a gas drying agent - hot air at temperature

t=100°C; c=245 м/с.t = 100 ° C; c = 245 m / s.

Масса обечайки 4:Shell mass 4:

m=2 кг.m = 2 kg.

Упругость цилиндрической пружины 10:The elasticity of the coil spring 10:

a=1,1⋅10⁶ Н/м.a = 1.1⋅10 ⁶ N / m.

Число цилиндрических пружин 10:The number of coil springs 10:

n=3.n = 3.

Подставляя выбранные численные значения параметров в выражение (1), получаем длину

цилиндрической обечайки 4^Substituting the selected numerical values of the parameters into expression (1), we obtain the length

cylindrical shell 4 ^

Определим собственную частоту колебаний горячего воздуха в цилиндрической обечайке 4 по уравнению (2).Define the natural frequency of oscillation of hot air in the cylindrical shell 4 according to equation (2).

Определим частоту колебаний пружинного маятника, каким является цилиндрическая обечайка 4, установленная на цилиндрических пружинах 10 внутри сепаратора 6 по уравнению (3).We determine the oscillation frequency of the spring pendulum, which is a cylindrical shell 4 mounted on coil springs 10 inside the separator 6 according to equation (3).

Таким образом, установка цилиндрической обечайки 4 на цилиндрических пружинах 10 внутри сепаратора 6 и выполнение цилиндрической обечайки 4 длиной

, определяемой выражением (1), позволяет обеспечивать резонансный режим осевых колебаний цилиндрической обечайки 4 и собственных колебаний газового сушильного агента, движущегося внутри этой цилиндрической обечайки 4 с большой амплитудой, а значит увеличить разность скорости частиц (особенно тонкодисперсных фракций) относительно скорости газового сушильного агента, что увеличивает интенсивность массообмена и скорость сушки, и, следовательно, приводит к росту производительности всего процесса сушки.Thus, the installation of the cylindrical shell 4 on the coil springs 10 inside the separator 6 and the implementation of the cylindrical shell 4 with a length

defined by expression (1), allows to provide a resonant mode of axial vibrations of the cylindrical shell 4 and the natural vibrations of the gas drying agent moving inside this cylindrical shell 4 with a large amplitude, which means to increase the difference in the speed of particles (especially finely dispersed fractions) relative to the speed of the gas drying agent, which increases the mass transfer rate and the drying rate, and therefore leads to an increase in the productivity of the entire drying process.

Claims

A device for drying dispersed materials containing a vertically mounted Venturi pipe, eccentrically placed in a separator of variable cross section, equipped with loading and unloading nozzles, and installed in the separator coaxially with a diffuser and partially covering the outlet end of the diffuser, characterized in that the shell is mounted on coil springs , and the length of the shell is determined from the expression:

Where

- shell length, m;

C is the speed of sound in a gas drying agent, m / s;

m is the mass of the shell, kg;

a - the elasticity of each coil spring, N / m;

n is the number of coil springs.