SU892161A1 - Сушильна камера дл дисперсных материалов - Google Patents

Description

(54) СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относитс  к распылительной сушке тонкодисперсных суспензий, примен в мой в металлургической и химической промышленност х , и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отрасл х промышленности, где применима распылительна  сушка.

Известна камера дл  суижи дисперсных материалов, содержаща  устройство дл  ввода газообразного сушильного агента, выполненное в виде горизонтального короба переменного по вьгсоте сечени  с решетчатым днищем, и примыкающие к нему конусообразные насадки, образующие кольцевой зазор дл  прохода центрального потока сушильного агента с установленными в нем направл ющими поворотными лопатками 1.

Недостатком этой камеры  вл етс  сложное конструктивное оформление устройства дл  ввода сушильного агента, что вызывает увеличение гидравлического сопротивлени  и создает значительную неравномерность распределени  потока сушильного агента в камере.

Известна также камера, в которой сушка осуществл етс  в тангенциально закрученном потоке теплоносител , содержаща  патрубки дл  тангенциального ввода теплоносител  и устройства дл  его осевой закрутки, полукруглый торцовой канал, конусный дефлектор , распылитель и иахрубок дл  вывода теплоносител  2.

Эта камера обладает значительной неравномерностью продольной составл ющей скорос10 ти потока газа в поперечном сечении камеры , что в конечном счете приводит к неравномерности сушки различных объемов материала . Кроме того, эта неравномерность приводит к возникновению в сушильной каts мере возвратных токов, что вызывает перегрев высушиваемого материала, ухудшение качества сушки и увеличение энергозатрат.

Известна также вихрева  сушилка, содержаща  вертикальную цилиндрическую камеру

20 и тангенциальные сопла дл  ввода теплоносител , расположенные на разной высоте и закручивающие потоки в противоположных направлени х 3. Недостатком этой суишлки  вл етс  натшчие в камере возвратных токов, привол; ших к недопустимому перегреву термочувствительных материалов при повышенных температурах сушильного агента, вызванных необходимостью повышени  производательности сушильной установки. Известна также распылительна  суишлка, содержаща  цилиндрическую камеру с соплами дл  ввода теплоносител , расположенными р дами по высоте камеры и направленными в смежных р дах в противоположные стороны, осевую трубу дл  нвода теплоносител , расположенную по оси камеры ниже сопел, и .форсунку, причем сопла нижераспо ложенного р да размещены от форсунки на рассто нии (0,15-0,25) D (D - диаметр камеры) с наклоном в сторону форсунки под регулируемым утлом к горизонтальной плоскости до 40° 4. Эта сзтиилка также обладает недостатком, заключающимс  в наличии возвратных токов и в повышенном гидравлическом сопротивлении камеры, что снижает эффективность сушки. Наиболее близкой к изобретению  вл етс  сушильна  камера дл  дисперсных материалов , содержаща  газонодвод щий короб в вер5сней части с сонлами дл  выхода нагретых газов, установленными хордально. Хордальна  подача нагретых газов осущест вл етс  при а 0,,5 (а -- где а - хордальность, п1сленно равна  отношению радиуса условной окружности Гус к радлусу камеры R. За условную окружность прин та така  окрзгжность, центр которой расположен на оси камеры, а осевые линии сопел  вл ютс  к ней касательными. Газ, введенный хордально, образует вихрь, имею-щий вид полого усечеьшого конуса с расширением вниз, и локализуетс  в основном в этом вихре. За пределами вихр  продольна  составл юща  скорости газа по мере приближени  к стенке камеры плавно уменьшаетс  до нул . Внутри вихр  продольна  составл юща  скорости по мере приближени  к оси камеры уменьшаетс  и принимает отри цательные значени , т.е. возникает возвратный ток газа. Неравномерность характерна дл  верхней сопловой зоны камеры, а на достаточном удалении от нее вихрь размьгеаетс , интенсив ность его вращени  уменьшаетс  и. как след ствие, зона возвратных токов исчезает. При хордальной подаче нагретых газов, по срав . нению с тангенциальной подачей, в результате пер мещени  зоны наибольшей интенсивности вращени  потока ближе к оси камеры уменьшаетс  прот женность зоны возвратных токов. Т.е. несколько повышаетс  равномерность распределени  продольных составл ющих скорости потока 5. Однако полностью така  неравномерность не устран етс  и приводит к хому, что плот ность теплового потока, необходима  дл  сушки материала, наблюдаетс  в пределах лишь незначительной площади поперечного сечени  верхней половины камеры, а именно в промежуточной зоне между пристеночной и осевой област ми камеры. Остальна  же площадь поперечного :жчени  камеры дл  сушки почти не используетс , следствием чего  вл етс , во-первых,-неравномерность сушки в объеме камеры, а во-вторых, низка  напр женность объема камеры по удал емой влаге, что характеризует данную камеру, как малоэффективную . Кроме того, неравномерность потока теплоносител  обуславливает наличие приосевой зоны возвратных токов в верхней сопловой части камеры, которые привод т к недопустимому перегреву термолабильиых материалов Эти недостатки приобретают особую значимость по мере увеличени  единичной мощности сушильных агрегатов, т.е. оьш наиболее существенны дл  агрегатов с камерой большого диаметра, где неравномерность потоков становитс  особенно заметной. Цель изобретени  заключаетс  в интенсификации тепломассообмена путем повышени  равномерности распределени  продольной составл ющей скорости газов в поперечном сеченни камеры, Поставленна  цель достигаетс  тем, что в камере на уровне сопел в плоскост х, параллельных ее оси, на рассто 1ши от нее установлены лопатки, наклоненные навстречу потоку выход щих из сопел газов. При этом лопатки могут быть установлены с возможностью поворота в плоскости, перпендикул рной оси камеры, и с возможностью перемещени  вдоль ее оси. Причем, а - хордальность сопел, R - радиус камеры. Оснащение камеры лопатками дает возможность управлени  газовым потоком, с целью равномерного его распределени  в поперечном Сечении камеры и лучшей, но сравне1шю с известными камерами, организации режима сушки. Параллельность лопаток оси камеры позвол ет управл ть вращательной составл ющей газового потока, от которой зависит распределение тепловых потоков в попе, ечном сечении камеры., Установка лопаток на уровне сопел обеспечивает эффективное управление газовым потоком непосредственно в зоне формировани 

вихр  и способствует выбору наилучшего режима течени  в объеме всей камеры.

Установка -лопаток на рассто нии от оси камеры создает услови  дл  управлени  вихревым газовым потоком в зоне его наибольшей интенсивности и обеспечивает наибольшую эффективность этого управлени , что позвол ет достигать большей равномерности потока теплоносител  в поперечном сечении камеры.

Поворот лопаток навстречу потоку газа позвол ет направить часть его в приосевую область течени  и образовать в этой зоне вихрь с радиусом крутки, меньшим радиуса основного вихр .

Такой вихрь способствует быстрому размыванию основного вихр  в поперечном сечении камеры, а также при взаимодействии с последним усиливает общую турбулентность потока. Это, с одной стороны, повышает равномерность сушки материааа вследствие обеспечени  равномерности распределени  продольной составл юшей скорости потока в поперечном сечении камеры и, с другой, интенсифицирует тепломассообмен между материалом и теплоносителем .

Установка лопаток с возможностью поворота в плоскости, перпендикул рной оси камеры , позвол ет выбрать радиус дополнительного вихр , отвечающий наилучшему дл  данных условий режиму сушки, когда зона возвратных токов минимальна.

Установка лопаток с возможностью перемещени  вдоль оси камеры позвол ет вь1брать оптимальное дл  данной конструкции камеры соотношение расходов газа в основном и дополнительном вихре в соответствии с требованием достижени  наиболее равномерного распределени  продольной составл ющей скорости потока газа в поперечном сечении камеры.

На фиг. 1 схематически показана предлагаема  камера; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Сушильна  камера 1 содержит патрубок 2 дл  ввода нагретых газов, газоподвод щий короб 3 с хордально установленными соплами 4 дл  выхода нагретых газов в объем камеры, систему 5 отсоса и направл ющую трубу 6, через которую в камеру введено распыливающее устройство 7. Лопатки 8, служащие дл  отвода части потока нагретых газов в приосевую область камеры, расположены на уровне сопел 4 в плоскост х, парал лельных оси камеры и скреплены с опорной пластиной 9 посредством фиксаторов 10, ослабление которых обеспечивает возможность поворота лопаток вокруг своей оси на необходимый угол. Труба 11, жестко скрепленна  с опорной пластиной 9, установлена с возможностью свободного перемещени  по направл ющей трубе 6,дл  подн ти  или опуо кани  лопаток 8 относительно сопел 4. Позици ми 12 и 13 изображены условные окружности , а позици ми 14 и 15 - винтовые линии перемещени  вихрей. При проведении процесса сушки пульпу направл ют в объем камеры в диспергированном состо нии, с применением дл  диспергировани  распыливающего устройства 7, работа которого основана на использовании энергии сжатого воздуха .

Нагретые газы через патрубок 2 подают в короб 3 ц далее через сопла 4 в объем камеры 1. Газы перемещаютс  вдоль осевых линий сопел 4,  вл ющихс  касательными к условной окружности 12, и формируют в объеме камеры основной вихрь, диаметр которого равен диаметру условной окружности 12. Основной вихрь перемещаетс  вдоль камеры по винтовой линии 14, прстспеннно расход щейс  под действием центробежных сил.

Часть потока от основного вихр  отбираетс  лопатками 8 и направл етс  на меньший радиус вращени  с образованием дополнительного вихр , диаметр которого равен дааметру условной окружности 13. Дополнительный вихрь перемещаетс  вдоль камеры по винтовой линии 15, также постепенно расход щейс  за счет центробежных сил.

Отработанные газы чер1.з систему 5 отсоса выбрасываютс  в атмосферу.

Расход газа в дополнительном вихре устанавливаетс  меньшим, чем в основном вихре. Это обусловлено тем, что, приосева  зона занимает значительно меньщую площадь поперечного сечени  камеры, чем периферийна  зона.

Установка лопаток на уровне сопел на рассто нии h аЯ от оси камеры параллельно ее оси с поворотом лопаток навстречу потоку газа и с возможностью поворота в плоскости, перпендикул рной оси камеры, а также с возможнос.ью перемещени  вдоль оси камеры позвол ет добитьс  равномерности распределени  продольной составл ющей скорости газа в поперешом сечении камеры, исключить зону возвратных токов, использовать эффективно объем камеры дл  сушки, повысить температуру нагретых газов, увеличить КПД, при этом подобрать максимально возможную крутку потока, при которой не наблюдаетс  налипание материала на стенки камеры..

Формирование дополнительного вихр  позвол ет увеличивать полезнуто площадь поперечного сечени  сушильной камеры вследствие выравнивани  и улучшени  условий сушки в

несколько раз. В результате такого перераспределени  потока теплоносител  по ceifiimro камеры можно подн ть производительность на 25-30%.

Исключеш1е зоны возвратных токов при формировании дополнительного вихр  позвол ет в 1,5-2 раза повысить температуру нагретых газов, по сравнению с температурой, допустимой дл  сухого материала. Это также способствует увеличению производительности в 1,5-2 раза и На 20-30% повышает КПД процесса сушки.

Кроме перечисленных положительных зффегов при использовании изобретени  по вл етс  дополнительна  возможность проведени  процесса суписи в лучшем режиме путем отладки аэродинамической обстановки в камере поворотом вокруг своей оси и перемещением вдоль оси камеры лопаток в зависимости от физико-химических свойств обрабатываемого материала.

Все перечисленные преимущества станов тс  определ ющими дл  камер с большим диаметром, характерным дл  агрегатов большой установочной мощности.

Claims (5)

1. Формула изобретени 

   I. Сушильна  камера дл  дисперсных материалов , содержаща  газоподвод щнй короб в верхней части с хордально уетановлеины

   ми соплами ;ш  выхода нагретых газов, отличающа с  тем, что, с пелью интенсификации тепломассообмена путем повыщени  равномерности распределени  продольной составл ющей скорости газов в поперечном сечении камеры, в ней на уровне сопел в плоскост х, параллельных ее оси, на рассто нии от нее h аВ установлены лопатки , наклоненные навстречу потоку выход щих

   из сопел газов, где а - хор дальность сопел, R - радиус камеры.
2. 2. Камера по п. отличающа с  тем, что лопатки установлены с возможностью перемещени  вдоль оси камеры.
3. 3. Камера по п. 1, отличающа с  тем, что лопатки установлены с возможностью поворота в плоскости, перпендикул рной оси камеры.

   Источники информации,

   прин тые во вним;.чше при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР N 227918, кл. F 26 В 21/00, 1968.

   2.Авторское свидетельство СССР N° 476423, кл. F 26 В 3/12, 1973.

   3. Авторское свидетельство СССР № 564494, кл. F 26 В 3/12, 1974.
4. 4. Авторское свидетельство СССР № 661206, кл. F 26 В 3/12 1977.
5. 5. Михайленко А. А. и Космодемь нский Ю. В. Аэродинамика и оптимизаци  вихревых камер распылительных супшлок, Промэнергетика, 1977, № 8, с. 34-38.