RU2771217C1

RU2771217C1 - Whirlpool dryer

Info

Publication number: RU2771217C1
Application number: RU2021127943A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Акулич; Михаил Григорьевич Балыхин; Вера Михайловна Акулич; Михаил Павлович Щетинин; Алла Николаевна Стрелюхина
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2022-04-28

Abstract

FIELD: drying technique.SUBSTANCE: invention relates to a drying technique with simultaneous entrapment in counter interacting swirling flows and can be used in the food, chemical, pharmaceutical, microbiological and other industries for drying dispersed materials. The vortex dryer contains a spherical body with an upper tangential inlet of a peripheral gas flow with wet material, the body being connected in the lower part by means of a window with a treated material hopper, a lower tangential inlet of the central flow, concurrent with the peripheral one, communicated with a vertical axial cylinder-shaped chamber expanding towards the top, the upper edge of which is located above the plane of the window, and the chamber is equipped with an axial displacer, and an exhaust pipe located in the upper part of the body, and in the middle part of the spherical body, symmetrically to the horizontal axis, an annular window is made over the entire surface, to the edges of which an additional toroidal chamber is connected outside the body, with At the same time, a spherical shell is installed along its height inside and coaxially with the body.EFFECT: invention makes it possible to improve the aerodynamics of the movement of interacting swirling gas suspension flows and to increase the efficiency of trapping the dryer.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки с одновременным улавливанием во встречных взаимодействующих закрученных потоках и может быть использована в пищевой, химической, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности для сушки дисперсных материалов, например, молочного сахара, лимонной кислоты, крахмала, гидрата окиси алюминия и других материалов.The invention relates to a drying technique with simultaneous entrapment in counter interacting swirling flows and can be used in food, chemical, pharmaceutical, microbiological and other industries for drying dispersed materials, such as milk sugar, citric acid, starch, aluminum oxide hydrate and other materials .

Известен аппарат для тепловой обработки дисперсных материалов во встречных закрученных потоках, содержащий цилиндрическую камеру с патрубком ввода периферийного потока, завихритель центрального потока с трубопроводом и отбойной шайбой, выхлопную трубу (SU №1054646, кл. F26B 17/10, 1983).An apparatus for heat treatment of particulate materials in counter swirling flows is known, containing a cylindrical chamber with a peripheral flow inlet, a central flow swirler with a pipeline and a baffle washer, an exhaust pipe (SU No. 1054646, class F26B 17/10, 1983).

Недостатком данного аппарата является малое время пребывания материала в аппарате и невысокая эффективность улавливания. Это объясняется тем, что частицы материала после ввода в аппарат сепарируются на стенке цилиндрической камеры и двигаются с достаточно большой скоростью в режиме одного прохода в виде жгута, делающего 1…3 оборота по высоте камеры, до вывода их из аппарата. При этом среднее время их движения, т.е. пребывания в аппарате, очень мало и, как показывают исследования, составляет доли секунды. Кроме того, зоны движения материала и радиального стока газа расположены на достаточно близком расстоянии, что приводит к попаданию частиц материала в выхлопную трубу, и как следствие, к низкой степени улавливания аппарата.The disadvantage of this apparatus is the short residence time of the material in the apparatus and the low efficiency of capture. This is due to the fact that the particles of the material after entering the apparatus are separated on the wall of the cylindrical chamber and move at a sufficiently high speed in the mode of one pass in the form of a bundle, making 1 ... 3 turns along the height of the chamber, until they are removed from the apparatus. At the same time, the average time of their movement, i.e. stay in the apparatus is very short and, as studies show, is a fraction of a second. In addition, the zones of material movement and radial gas flow are located at a sufficiently close distance, which leads to the ingress of material particles into the exhaust pipe, and, as a result, to a low degree of entrapment of the apparatus.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вихревая сушилка, содержащая сферический корпус с верхним тангенциальным вводом периферийного потока с влажным материалом, причем корпус сообщен в нижней части посредством окна с бункером обработанного материала, нижний тангенциальный ввод центрального потока, спутного периферийному, сообщенный с вертикальной аксиальной цилиндроторообразной расширяющейся кверху камерой, верхний край которой расположен выше плоскости окна, причем камера снабжена аксиальным вытеснителем, и размещенную в верхней части корпуса выхлопную трубу (SU №1576816, кл. F26B 17/06, 1990).The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved result is a vortex dryer containing a spherical body with an upper tangential inlet of a peripheral flow with wet material, and the body is connected in the lower part through a window with a treated material bin, the lower tangential inlet of the central flow, concurrent with the peripheral one, communicated with a vertical axial cylinder-shaped expanding chamber, the upper edge of which is located above the plane of the window, and the chamber is equipped with an axial displacer, and an exhaust pipe located in the upper part of the housing (SU No. 1576816, class F26B 17/06, 1990).

Недостатком данной сушилки является сравнительно малое время пребывания материала в аппарате и невысокая эффективность улавливания. Это обусловлено тем, что процесс сушки материала происходит в режиме движения и взаимодействия периферийного и центрального спутно закрученных потоков в периферийной области сферического корпуса, где постоянно вращается небольшое количество материала без его накопления, что не позволяет увеличить среднее время пребывания материала. При этом под действием разности давлений, возникающей между периферийной и центральной зонами (вдоль вертикальной оси зона пониженного давления) частицы материала попадают в область обратных вихрей и выносятся через выхлопную трубу из сушилки. При этом с увеличением удерживающей способности сушилки снижается эффективность ее улавливания.The disadvantage of this dryer is the relatively short residence time of the material in the apparatus and the low efficiency of capture. This is due to the fact that the material drying process occurs in the mode of movement and interaction of peripheral and central co-swirling flows in the peripheral region of the spherical body, where a small amount of material constantly rotates without its accumulation, which does not allow increasing the average residence time of the material. In this case, under the influence of the pressure difference that occurs between the peripheral and central zones (along the vertical axis, the zone of reduced pressure), the particles of the material enter the region of reverse vortices and are carried out through the exhaust pipe from the dryer. At the same time, with an increase in the holding capacity of the dryer, the efficiency of its capture decreases.

Задачей предложенного изобретения является повышение времени пребывания материала в аппарате и эффективности улавливания сушилки за счет улучшения аэродинамики движения и взаимодействия закрученных потоков газовзвеси.The objective of the proposed invention is to increase the residence time of the material in the apparatus and the efficiency of capturing the dryer by improving the aerodynamics of movement and the interaction of swirling gas suspension flows.

Технический результат изобретения заключается в улучшении аэродинамики движения взаимодействующих закрученных потоков газовзвеси.The technical result of the invention is to improve the aerodynamics of the movement of interacting swirling gas suspension flows.

Технический результат достигается в вихревой сушилке, содержащей сферический корпус с верхним тангенциальным вводом периферийного потока газа с влажным материалом, причем корпус сообщен в нижней части посредством окна с бункером обработанного материала, нижний тангенциальный ввод центрального потока, спутного периферийному, сообщенный с вертикальной аксиальной цилиндроторообразной расширяющейся кверху камерой, верхний край которой расположен выше плоскости окна, причем камера снабжена аксиальным вытеснителем, и размещенную в верхней части корпуса выхлопную трубу, тем, что в средней части сферического корпуса симметрично горизонтальной оси по всей поверхности выполнено кольцевое окно, к кромкам которого снаружи корпуса подключена дополнительная торообразная камера, при этом по ее высоте внутри и соосно корпусу установлена сферическая обечайка.The technical result is achieved in a vortex dryer containing a spherical body with an upper tangential inlet of a peripheral gas flow with wet material, and the body is connected in the lower part through a window with a treated material hopper, the lower tangential inlet of the central flow, concurrent with the peripheral one, communicated with a vertical axial cylinder-shaped expanding upward chamber, the upper edge of which is located above the plane of the window, and the chamber is equipped with an axial displacer, and an exhaust pipe located in the upper part of the housing, in that an annular window is made in the middle part of the spherical housing symmetrically to the horizontal axis over the entire surface, to the edges of which an additional a toroidal chamber, while a spherical shell is installed along its height inside and coaxially with the body.

Совокупность всех признаков изобретения, а именно выполнение в средней части сферического корпуса симметрично горизонтальной оси по всей поверхности кольцевого окна, к кромкам которого снаружи корпуса подключена дополнительная торообразная камера, при этом по ее высоте внутри и соосно корпусу установлена сферическая обечайка позволяет создать зону сушки (дополнительная торообразная камера), в которой накапливается и удерживается высушиваемый материал, что приводит к увеличению среднего времени пребывания материала в аппарате. Кроме того повышается эффективность улавливания сушилки за счет создания «подпора», стекающему в выхлопную трубу газовому потоку и «вымыванию» из него частиц материала, т.е. возвращению обратно в зону сушки за счет установки сферической обечайки и дополнительной торообразной камеры.The combination of all the features of the invention, namely, the execution in the middle part of the spherical body symmetrically to the horizontal axis over the entire surface of the annular window, to the edges of which an additional toroidal chamber is connected outside the body, while a spherical shell is installed along its height inside and coaxially with the body allows you to create a drying zone (additional toroidal chamber), in which the dried material is accumulated and retained, which leads to an increase in the average residence time of the material in the apparatus. In addition, the efficiency of trapping the dryer is increased by creating a “backwater” for the gas flow flowing into the exhaust pipe and “washing out” of material particles from it, i.e. return back to the drying zone due to the installation of a spherical shell and an additional toroidal chamber.

Таким образом, достигается технический результат изобретения, который выражается в улучшении аэродинамики движения взаимодействующих закрученных потоков газовзвеси, что и обеспечивает решение поставленной задачи - повышение среднего времени пребывания материала в аппарате и эффективности улавливания сушилки.Thus, the technical result of the invention is achieved, which is expressed in improving the aerodynamics of the movement of interacting swirling flows of gas suspension, which provides a solution to the problem - increasing the average residence time of the material in the apparatus and the efficiency of capturing the dryer.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображена схема вихревой сушилки, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 - shows a diagram of a vortex dryer, a longitudinal section; in fig. 2 - section A-A in Fig. one.

Вихревая сушилка содержит сферический корпус 1 с окном 2 в нижней части, тангенциальный ввод 3 периферийного потока газа с влажным материалом, нижний тангенциальный ввод 4 центрального потока, сообщенный с вертикальной аксиальной цилиндроторообразной расширяющейся кверху камерой 5, верхний край которой расположен выше плоскости окна 2, причем камера 5 снабжена аксиальным вытеснителем 6, размещенную в верхней части сферического корпуса 1 выхлопную трубу 7, а корпус 1 сообщен в нижней части посредством окна 2 с бункером 8 обработанного материала. В средней части сферического корпуса симметрично горизонтальной оси по всей поверхности выполнено кольцевое окно 9, к кромкам которого снаружи корпуса подключена дополнительная торообразная камера 10, при этом по ее высоте внутри и соосно корпусу 1 установлена сферическая обечайка 11, которая удерживается с помощью спиц 12 прикрепленных к вытеснителю 6.The vortex dryer comprises a spherical body 1 with a window 2 in the lower part, a tangential inlet 3 of a peripheral gas flow with wet material, a lower tangential inlet 4 of the central flow, communicated with a vertical axial cylinder-shaped chamber 5 expanding upwards, the upper edge of which is located above the plane of the window 2, and the chamber 5 is equipped with an axial displacer 6, an exhaust pipe 7 is located in the upper part of the spherical body 1, and the body 1 is connected in the lower part through a window 2 with a bunker 8 of the processed material. In the middle part of the spherical body, symmetrically to the horizontal axis over the entire surface, an annular window 9 is made, to the edges of which an additional toroidal chamber 10 is connected to the outside of the body, while along its height inside and coaxially to the body 1, a spherical shell 11 is installed, which is held by means of spokes 12 attached to displacer 6.

Вихревая сушилка работает следующим образом.Vortex dryer works as follows.

Газовзвесь, влажный материал и нагретый теплоноситель, подается в сушилку по тангенциальному вводу 3 периферийного потока. Одновременно через нижний тангенциальный ввод 4 центрального потока в сушилку подается нагретый теплоноситель. Возможен вариант работы сушилки, когда через верхний и нижний вводы 3 и 4 подается в сушилку газовзвесь. Попав в верхней части сферического корпуса 1 в сушилку, частицы материала под действием центробежной силы отжимаются в его пристеночную область и движутся сверху вниз в режиме растягивающих- сжимающих деформаций (вследствие сферической формы корпуса 1). При этом периферийный поток газовзвеси взаимодействует с закрученным в туже сторону, но встречно направленным (т.е. снизу вверх) центральным потоком, формирующимся в цилиндроторообразной камере 5 ввода. Выполнение в средней части сферического корпуса 1 симметрично горизонтальной оси по всей поверхности кольцевого окна 9, к кромкам которого снаружи корпуса подключена дополнительная торообразная камера 10, при этом по ее высоте внутри и соосно корпусу установлена сферическая обечайка 11 позволяет создать зону сушки, в которой накапливается и удерживается высушиваемый материал и создать «подпор», стекающему в выхлопную трубу газовому потоку и «вымыванию» из него частиц материала, что приводит к увеличению среднего времени пребывания материала в аппарате и повышению и эффективности улавливания сушилкиThe gas suspension, wet material and heated coolant are fed into the dryer through the tangential inlet 3 of the peripheral flow. At the same time, a heated coolant is supplied to the dryer through the lower tangential inlet 4 of the central flow. A variant of the dryer operation is possible, when a gas suspension is fed into the dryer through the upper and lower inputs 3 and 4. Once in the upper part of the spherical body 1 in the dryer, the material particles under the action of centrifugal force are squeezed out into its near-wall region and move from top to bottom in the mode of tensile-compressive deformations (due to the spherical shape of the body 1). In this case, the peripheral flow of the gas suspension interacts with the central flow, which is twisted in the same direction, but oppositely directed (ie, from bottom to top), which is formed in the cylinder-shaped chamber 5 of the input. The execution in the middle part of the spherical body 1 is symmetrical to the horizontal axis over the entire surface of the annular window 9, to the edges of which an additional toroidal chamber 10 is connected outside the body, while a spherical shell 11 is installed along its height inside and coaxially with the body allows you to create a drying zone in which accumulates and the dried material is retained and create a “backup” to the gas flow flowing into the exhaust pipe and “washing out” of the material particles from it, which leads to an increase in the average residence time of the material in the apparatus and an increase in the efficiency of trapping the dryer

После сушки в режиме встречно направленных спутно закрученных потоках частицы материала попадают в зазор между верхней кромкой цилиндроторообразной камеры 5 и плоскостью окна 2 и выводятся из зон сушки и улавливания в бункер 8 обработанного материала, а отработанный теплоноситель- в выхлопную трубу 7.After drying in the mode of counter-current co-twisted flows, the material particles enter the gap between the upper edge of the cylinder-shaped chamber 5 and the window plane 2 and are removed from the drying and trapping zones into the treated material bin 8, and the spent coolant into the exhaust pipe 7.

Таким образом, в предложенной вихревой сушилке достигается выполнение поставленной задачи - повышение среднего времени пребывания материала в аппарате и эффективности улавливания сушилки.Thus, in the proposed vortex dryer, the task is achieved - increasing the average residence time of the material in the apparatus and the efficiency of trapping the dryer.

Claims

A vortex dryer comprising a spherical body with an upper tangential inlet of a peripheral gas flow with wet material, the body being connected in the lower part by means of a window with a treated material hopper, a lower tangential inlet of the central flow, concurrent with the peripheral one, in communication with a vertical axial cylindrical-and-torus-shaped chamber expanding upwards, the upper edge which is located above the window plane, and the chamber is equipped with an axial displacer, and an exhaust pipe located in the upper part of the housing, characterized in that in the middle part of the spherical housing, symmetrically to the horizontal axis, an annular window is made over the entire surface, to the edges of which an additional toroidal chamber is connected outside the housing, at the same time, a spherical shell is installed along its height inside and coaxially with the body.