RU2341739C1

RU2341739C1 - Drier for solutions in boiling bed of pulse-type inert objects

Info

Publication number: RU2341739C1
Application number: RU2007123319/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Владимировна Голубева (RU); Мария Владимировна Голубева; Лиди Владимировна Колаева (RU); Лидия Владимировна Колаева; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва; Елена Владимировна Духанина (RU); Елена Владимировна Духанина; Надежда Игоревна Горнушкина (RU); Надежда Игоревна Горнушкина; Дарь Олеговна Павлова (RU); Дарья Олеговна Павлова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Владимировна Голубева
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-12-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention refers to drying engineering applied to dispersed materials in boiling bed and can be implemented in aniline-colour, food, pharmaceutical, microbiological, chemical and other industries. Drier for solutions in boiling bed of inert objects contains drying cabinet with injectors, two gas grids one of which contains main conical distributor. Head nozzle from inert bodies is mounted between gas grids. Another gas grid additionally contains conical distributor and actuating vertical shaft movable vertically and rotationally and driven by worm gear set. Apexes of main conical distributors of gas grids are turned towards one another. Injector is acoustic and contains case with in-built ultrasonic oscillator designed as nozzle and ring resonant cavity. Case is designed as vertical linear bushing in upper part of which there is air nozzle mounted with its axis perpendicular to solution nozzle. And case contains in-built coaxial with upper and lower flange plates with lower flange plate rigidly fixed in in-case groove. Bushing contains coaxial ring resonant cavity executed in the form of cup with conic surface. Cup is inserted in resonant cavity rod of diameter d. And its tail part includes locking disks designed as elastic petals connected to internal surface of bushing. Lower flange plate contains one nozzle at the angle 20°÷40° to axis of resonator cavity. Axis of nozzle extends on circle in midsection of conic surface. Internal surface of bushing contains formed coaxial tapered and parallel holes.

EFFECT: higher drying output.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилинокрасочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials in a fluidized bed and can be applied in aniline-paint, food, pharmaceutical, microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №844995, F26B 17/10, 1975 г., содержащая сушильную камеру с форсунками, газораспределительную решетку с конусообразным распределителем и приводным вертикальным штоком, установленным с возможностью вертикального и вращательного движения с помощью червячной передачи (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer for drying solutions, suspensions and pastes in a fluidized bed by.with. USSR No. 8444995, F26B 17/10, 1975, containing a drying chamber with nozzles, a gas distribution grill with a cone-shaped distributor and a vertical drive rod installed with the possibility of vertical and rotational movement using a worm gear (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product.

Технический результат - повышение производительности сушки за счет интенсификации тепло- и массообмена.The technical result is an increase in drying productivity due to the intensification of heat and mass transfer.

Это достигается тем, что в установке для сушки растворов в кипящем слое инертных тел, содержащей сушильную камеру с форсунками, две газораспределительные решетки, одна из которых содержит центральный конусообразный распределитель, а между газораспределительными решетками расположена насадка из инертных тел, согласно изобретению другая газораспределительная решетка содержит также конусообразный распределитель и приводной вертикальный шток, установленный с возможностью вертикального и вращательного движения с помощью червячной передачи, центральные конусообразные распределители решеток обращены вершиной навстречу друг другу, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода раствора, при этом внутри корпуса соосно ему жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом 20°÷40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.This is achieved by the fact that in the installation for drying solutions in a fluidized bed of inert bodies containing a drying chamber with nozzles, two gas distribution grids, one of which contains a central cone-shaped distributor, and between the gas distribution grids there is a nozzle of inert bodies, according to the invention, the other gas distribution grate contains also a cone-shaped distributor and a vertical drive rod mounted with the possibility of vertical and rotational movement using a worm gear feeders, the central cone-shaped distributors of the gratings are facing the apex towards each other, and the nozzle is made acoustic and contains a housing with an ultrasonic oscillation generator located in the form of a nozzle and an annular volume resonator, the housing being made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve in the upper part of which there is a air supply, perpendicular to its axis there is a tube for supplying a solution, while the sleeve with the upper and lower flanges, and the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and inside the sleeve coaxially located to it is an annular volume resonator made in the form of a cup with a conical surface, while the cup is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator, and the fixing parts are located in its tail disks made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve, and at least one nozzle is located in the lower flange at an angle of 20 ° to 40 ° to the cavity axis, while the nozzle axis is continued and lies on a circle located in the middle of the conical surface, and coaxial conical and cylindrical holes are made on the inner surface of the sleeve.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки для сушки растворов в кипящем слое инертных тел; на фиг.2 - конусообразный распределитель; на фиг.3 - схема акустической пневматической форсунки.Figure 1 shows a diagram of the proposed installation for drying solutions in a fluidized bed of inert bodies; figure 2 - conical distributor; figure 3 is a diagram of an acoustic pneumatic nozzle.

Установка для сушки растворов и суспензий в кипящем слое инертных тел содержит сушильную камеру 1, в которой расположены две горизонтальные газораспределительные решетки 2 и 11 с центральными конусообразными распределителями 3 и 12, обращенными вершинами навстречу друг к другу. Между газораспределительными решетками 2 и 11 расположена насадка 7 из инертных тел.The apparatus for drying solutions and suspensions in a fluidized bed of inert bodies contains a drying chamber 1, in which there are two horizontal gas distribution grids 2 and 11 with central cone-shaped distributors 3 and 12 facing the vertices facing each other. Between the gas distribution grids 2 and 11 is a nozzle 7 of inert bodies.

Каждый из конических распределителей 3 и 12 выполнен в виде свернутой в спираль упругой ленты, которая имеет переменную жесткость по всей высоте, причем со сторон витков большего диаметра жесткость больше. Это предусматривается для того, чтобы зазор в конических распределителях 3 и 12 в процессе работы изменялся равномерно по всей высоте. Нижний виток каждого распределителя жестко скреплен с соответствующей газораспределительной решеткой 2 или 11, причем верхние витки выполнены подвижными и связаны через шток 4, на конце которого расположена червячная передача 5, соединенная с реверсивным электроприводом 6. Это дает возможность регулировать зазоры между витками при вертикальном перемещении штока 4, вызывающего скручивание или раскручивание ленты.Each of the conical valves 3 and 12 is made in the form of an elastic tape rolled up into a spiral, which has variable stiffness over the entire height, and the stiffness is greater on the sides of the coils of larger diameter. This is provided so that the gap in the conical valves 3 and 12 during operation varies uniformly over the entire height. The lower turn of each distributor is rigidly fastened to the corresponding gas distribution grid 2 or 11, the upper turns being movable and connected through the stem 4, at the end of which there is a worm gear 5 connected to the reversible electric drive 6. This makes it possible to adjust the gaps between the turns during vertical movement of the rod 4, causing twisting or unwinding of the tape.

В объеме сушильной камеры 1 между газораспределительными решетками 2 и 11 расположены, по крайней мере, две акустические пневматические форсунки 8 для распыления высушиваемых растворов или суспензий по объему сушильной камеры 1. Установка снабжена также калорифером 9 для нагрева воздуха и через патрубок 14 расширительная часть 13 камеры 1 соединена с циклоном 10 и с бункером 15 для отделения высушенного продукта от воздуха.At least two acoustic pneumatic nozzles 8 are located in the volume of the drying chamber 1 between the gas distribution grilles 2 and 11 for spraying the dried solutions or suspensions in the volume of the drying chamber 1. The installation is also equipped with a heater 9 for heating the air and through the pipe 14 the expansion part 13 of the chamber 1 is connected to the cyclone 10 and to the hopper 15 for separating the dried product from the air.

Акустическая форсунка (фиг.3) содержит корпус 16 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 18 и кольцевого объемного резонатора 20. Корпус 16 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 22 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 23 для подвода раствора. Внутри корпуса 16 соосно ему жестко закреплена втулка 29 с фланцами 17 и 21, верхним и нижним, причем нижний фланец 21 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 16. Внутри втулки соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор 20, выполненный в виде чашки 24 с конической поверхностью 26.The acoustic nozzle (Fig. 3) contains a housing 16 with an ultrasonic oscillation generator located inside it in the form of a nozzle 18 and an annular volume resonator 20. The housing 16 is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is an air supply pipe 22, perpendicular to its axis a tube 23 for supplying a solution is located. Inside the housing 16, a sleeve 29 is rigidly fixed coaxially with the flanges 17 and 21, upper and lower, and the lower flange 21 is rigidly fixed in the groove made in the housing 16. Inside the sleeve, an annular volume resonator 20 coaxially arranged in the form of a cup 24 with a conical surface 26.

Чашка 24 запрессована на стержне диаметром d резонатора 20, а в его хвостовой части 19 расположены фиксирующие диски 27 и 28, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 29. В нижнем фланце 21 расположено, по крайней мере, одно сопло 25 под углом 20÷40° к оси резонатора 20, причем продолжение оси сопла 25 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 26. На внутренней поверхности втулки 29 выполнены соосные коническое 30 и цилиндрическое 31 отверстия.The cup 24 is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator 20, and in its rear part 19 there are fixing discs 27 and 28 made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve 29. At least one nozzle 25 is located in the lower flange 21 an angle of 20 ÷ 40 ° to the axis of the resonator 20, and the continuation of the axis of the nozzle 25 lies on a circle located in the middle of the conical surface 26. Coaxial conical 30 and cylindrical 31 holes are made on the inner surface of the sleeve 29.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров.For optimal operation of the nozzle, the following ratios of its parameters must be observed.

Отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 20 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 26 и нижней торцевой поверхностью корпуса 1 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3.The ratio of the height h _{1 of the} annular volume resonator 20 to the distance h between the upper base of the conical surface 26 and the lower end surface of the housing 1 lies in the optimal range of values h ₁ / h = 1 ÷ 3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9.The ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 24 of the resonator 20 to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1÷3.The ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 24 of the resonator 20 to the diameter d of its rod lies in the optimal range of d ₁ / d = 1 ÷ 3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин d₁/h₂=1÷2.The ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 24 of the resonator 20 to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of d ₁ / h ₂ = 1 ÷ 2.

Установка для сушки растворов в кипящем слое инертных тел работает следующим образом.Installation for drying solutions in a fluidized bed of inert bodies works as follows.

Раствор или суспензия подается в сушильную камеру 1 через форсунки 8, которые равномерно по всему объему сушильной камеры 1 напыляют его на поверхность инертных тел 7 тонким слоем. Инертные тела 7, покрытые тонким слоем жидкого продукта, омываются горячим воздухом, в результате чего происходит интенсивное испарение влаги.The solution or suspension is fed into the drying chamber 1 through nozzles 8, which uniformly spray a thin layer on the surface of inert bodies 7 throughout the entire volume of the drying chamber 1. Inert bodies 7, covered with a thin layer of a liquid product, are washed with hot air, as a result of which intense evaporation of moisture occurs.

Инертные тела 7 находятся в псевдоожиженном состоянии между горизонтальными газораспределительными решетками 2 и 11 в результате действия напора горячего воздуха, который вентилятором (не показан) нагнетается в сушильную камеру 1 через калорифер 9, где происходит его нагрев.Inert bodies 7 are in a fluidized state between the horizontal gas distribution grilles 2 and 11 as a result of the action of the pressure of hot air, which is forced by a fan (not shown) into the drying chamber 1 through the air heater 9, where it is heated.

Часть воздуха проходит через распределители 3 и 12, которые в процессе работы периодически колеблются в вертикальном направлении за счет скручивания и раскручивания ленты при работе реверсивного электрического привода 6, в результате чего происходит изменение зазора между витками ленты и, как следствие, изменяется скорость газового потока, проходящего через распределитель.Part of the air passes through distributors 3 and 12, which periodically oscillate in the vertical direction during operation due to twisting and unwinding of the tape during operation of the reversible electric drive 6, as a result of which the gap between the turns of the tape changes and, as a result, the gas flow rate changes, passing through the dispenser.

В результате пульсирующего изменения скорости газового потока происходит пульсирующее движение инертных тел 7 по центральному объему сушильной камеры 1. Изменение скорости движения инертных тел 7 приводит к разрушению образующихся воздушных каналов, которые препятствуют их направленному движению, интенсивной турбулизации слоя инертных тел 7, и увеличению соударений их друг о друга, в результате чего происходит более полное разрушение и удаление слоя высушенного продукта и очистка поверхности инертных тел 7.As a result of a pulsating change in the velocity of the gas flow, a pulsating movement of inert bodies 7 occurs along the central volume of the drying chamber 1. Changing the speed of inert bodies 7 leads to the destruction of the formed air channels, which impede their directed movement, intensive turbulization of the layer of inert bodies 7, and increase their collisions each other, resulting in a more complete destruction and removal of the dried product layer and cleaning the surface of inert bodies 7.

Высушенный продукт потоком воздуха уносится из сушильной камеры 1 в циклон 10, где происходит разделение высушенного продукта и воздуха.The dried product is carried away by air flow from the drying chamber 1 to the cyclone 10, where the dried product and air are separated.

Наличие колеблющихся распределителей 3 и 12, выполненных в виде свернутых в спираль упругих лент с коническими витками, имеющими переменную жесткость витков по высоте (длине ленты), позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет увеличения числа соударений инертных тел 7, разрушения воздушных каналов и повышения надежности циркуляции инертных тел 7. Установка проста в управлении и может быть автоматизирована.The presence of oscillating distributors 3 and 12, made in the form of coiled elastic tapes with conical turns having variable stiffness of the coils along the height (length of the tape), makes it possible to intensify the drying process by increasing the number of inert body collisions 7, destroying the air channels and increasing the reliability of circulation inert bodies 7. Installation is easy to manage and can be automated.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 22, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 20. В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого через трубку 23 в сопло 25, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 20, затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 26 резонатора 20. В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.The spraying agent, for example air, is supplied through a tube 22, where it encounters an annular volume resonator 20. In the latter, pressure pulsations occur in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the atomizing agent contribute to finer atomization of the solution supplied through the tube 23 to the nozzle 25, from where it enters the circle located in the middle of the conical surface of the resonator 20, then crushes under the influence of acoustic air vibrations into small droplets, resulting in the formation of a spray torch solution with air, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 26 of the resonator 20. As a result of drying, fine powders of products with moisture are obtained up to a 0,8%.

Claims

1. Installation for drying solutions in a fluidized bed of inert bodies, containing a drying chamber with nozzles, two gas distribution grids, one of which contains a central cone-shaped distributor, and between the gas distribution grids there is a nozzle of inert bodies, characterized in that the other gas distribution lattice also contains a cone-shaped distributor and vertical drive rod, mounted with the possibility of vertical and rotational movement by means of a worm gear, central cone the shaped distributors of the gratings face each other and the nozzle is made acoustic and contains a housing with an ultrasonic oscillator located inside the nozzle and an annular cavity resonator, the housing being made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is an air supply pipe, perpendicular to its axis is a tube for supplying a solution, while inside the body, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed the flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and inside the sleeve, coaxially, there is an annular volume resonator made in the form of a cup with a conical surface, while the cup is pressed onto a rod with a diameter d of the resonator, and fixing disks are located in its rear part, made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve, and at least one nozzle is located in the lower flange at an angle of 20 ÷ 40 ° to the axis of the resonator, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle, n located in the middle of the conical surface, and on the inner surface of the sleeve made coaxial conical and cylindrical holes.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the height h _{1 of the} annular cavity resonator to the distance h between the upper base of the conical surface and the lower end surface of the housing lies in the optimal range of values: h ₁ / h = 1 ÷ 3; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values: d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the diameter d of its rod lies in the optimal range of values: d ₁ / d = 1 ÷ 3; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.