Способ сушки жидких материалов

Способ сушки жидких материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ СУШКИ ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ , обладающих повышенной вязкостью , преимущественно торфяного красителя, путем их напыления на инертную насадку, приводимую потоком теплоносителя в псевдоожиженное состояние, отличающийся тем, что с целью интенсификации тепломассообмена и снижения энергозатрат , на нн(ертную насадку дополнительно накладывают акустическое поле интенсивностью 145-180 дБ, (О С ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

-SU 1128071 A зя F 26 В 3/08; F 26 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЮИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ >,, И

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ . З® (21) 3659834/24-06 . (22) 09.11.63 (46) 07.12.84. Бюл. № 45 (72) В.К. Самсонюк, С.M. Репринцева, . Н.В. Федорович и К.f . Чижик (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова (53) 66.047,.791.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 545842, кл. F 26 В 3/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 800532, кл. F 26 В 3/08, 1979. (54) (57) СПОСОБ СУШКИ ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ, обладающих повышенной вязкостью, преимущественно торфяного красителя, путем их напыления на инертную насадку, приводимую потоком теплоносителя в псевдоожиженное состояние, отличающийся тем, что с целью интенсификации тепломассообмена .и снижения энергозатрат, на инертную насадку дополнительно накладывают акустическое поле интенсивностью 145-180 дБ.

1 11280

Изобретение относится к сушильной технике, к способам сушки жидких вязких материалов, например водного раствора гуматов аммония (торфяной краситель), и может быть использовано для сушки широкого класса материалов, применяемых в химической, торфяной, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен способ сушки термочувствительных материалов во взвешенном состоянии во встречных соударяющихся струях теплоносителя с созданием акустических колебаний, равных по частоте и совпадающих по фазе

Недостатками данного способа являются сложность создания стоячей волны во встречно направленных акустических полях, а также ограничечность его применения. Данный способ может быть использован преимущественно для сушки растворов и суспензий, не обладающих высокой вязкостью.

Наиболее близким к изобретению является способ сушки жидких материалов путем их напыления на инертную насадку, приводимую порошком теплоносителя в псевдоожиженное состояние 12).

Недостатком известного способа сушки жидких материалов является ограниченная возможность интенсификации тепломассообмена в кипящем слое из-за жесткой связи качества получаемого продукта со скоростью и температурой, так как увеличение скорости и температуры влечет за собой ухудшение качества материала.

Подогрев распыливаемой жидкости тре40. бует повышенных расходов электроэнергии, усложняет оборудование и эксплуатацию. Кроме того, применение известного способа неэффективно для материалов с, плохой способ45 ностью измельчения пленки, когда скорость измельчения значительно меньше, чем скорость тепломассообмена.

Целью изобретения является иншен- 50 сификация тепломассообмена и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается теМ, что согласно способу сушки жидких материалов, обладающих повышен- 55 ной вязкостью, преимущественно торфяного красителя, путем их напыления на инертную насадку, приводимую

71 1 потоком теплоносителя в псевдоожиженное состояние,на инертную насадку дополнительно накладывают акустическое поле интенсивностью 145-180 дБ.

На чертеже схематически показана установка для реализации способа сушки жидких материалов.

Установка содержит бак 1, насос:

2 для подачи раствора, подогреватель 3 для нагрева воздуха, подаваемого .от компрессора 4 в трубу 5, сушилку 6 кипящего слоя с сопловым кольцевым распылителем 7, циклон 8, фильтр 9, вентилятор 10 и калорифер

11. Снизу сушильной камеры под удерживающей решеткой расположен газоструйный излучатель 12 звука„ помещенный в концентратор 13 акустической энергии, сжатый воздух в излучатель поступает по трубопроводу 14, а выгрузка инертной насадки осуществляется через устройство 15.

Установка для сушки жидких вяз-I ких материалов работает следующим образом.

Инертную насадку, изготовленную в виде гранул засыпают в сушилку 6 на удерживающую решетку и приводят в кипящее состояние воздухом, нагретым в калорифере 11 и нагнетаемым вентилятором 10 в сушильную камеру.

Высушиваемый жидкий материал, например торфяной краситель, из бака 1 насосом 2 подают в трубу 5, в которую компрессором 4 нагнетают воздух, нагретый в подогревателе 3. Воздушнозодяную смесь жидкого материала pacmtляют кольцевым распылителем 7 в подогретый кипящий слой инертной насадки. Одновременно с подачей жидкого материала по трубопроводу 14 к газоструйному излучателю 12 звука подают сжатый воздух давлением 350400 кйа. Для получения направленного акустического поля излучатель

12 помещен .в концентратор 13 акустической энергии, выполненный в форме параболлоида или эллипсоида вращения. В первом случае создается равномерное акустическое поле интенсивностью до 165 дБ,,во втором - узкий звуковой пучок интенсивностью до f80 дБ. В результате взаимодействия с потоком теплоносителя и акустической энергии материал высыхает на поверхности частиц инертной насадки, а в результате трения частиц друг о друга удаляется .с поверхности и потоком воздуха направ8071 4

3 112 ляется в циклон 8, откуда его непрерывно выгружают. Отработанный теплоноситель через фильтр 9 удаляют в атмосферу.

Сушка жидкого материала в данном случае происходит комбинированным методом, сочетающим конвективный подвод тепла с дополнительным воздействием акустической энергией на пленку материала, расположенного на поверхности инертной насадки. При распыле жидкого материала сопловым

I кольцевым распылителем 7 в кипящий слой инертной насадки создаются условия активного перемешивания, в результате чего высушиваемый мате15 риал покрывает поверхность частиц насадки. Сушка происходит в тонкой пленке на поверхности сухих частиц насадки, вследствие чего отсутствует диффузия влаги в порах, и процесс сушки идет в первом периоде, когда скорость постоянна и достаточно высока. Однако эффект высушивания жидкого материала в данном случае определяется скоростью и чис25 тотой истирания пленки с поверхности насадки. При воздействии акусти- ческого поля на насадку изменяются гидродинамические условия на поверхности испарения, а именно, в результате взаимодействия акустического поля с частицами инертной насадки вокруг частиц в непосредственной близости к их поверхности образуются постоянные циркуляционные 35 течения, имеющие вихревой характер и обладающие высокой относительной скоростью. Под воздействием этих течений обеспечивается равномерное

;покрытие частиц инертного матери- 4О ала:тонким слоем высушиваемого жидкого компонента, кроме того, они, . воздействуя на .пограничный слой, интенсифицируют тепломассообмен.

Часть акустической энергии поглощается высушиваемым;слоем материала и превращается в тепло. Акустическое поле разрушает связь между частицами инертного материала и слоем высушиваемого продукта, что способ-. 50 ствует быстрому разрушению пленки и улучшает эффект очистки инертной насадки от высушиваемого материала..

Особенно выгодным этот споеоб сушки оказывается для высоковязких мате- 55 риалов, например, сока облепихи, у которых скорость очистки пленки невысока. Пример. На установке, выполненной по схеме, были проведены эксперименты по сушке гумата аммония (торфяного красителя) с содержанием сухих веществ 5-9Х, распыливаемого в кипящий слой инертной насадки, состоящей из сферических частиц пропилена диаметром 2-3 мм.

Проведены две серии экспериментов. В первой серии опыты проводились без наложения акустического поля, точно в соответствии с извест- ным способом. Жидкий краситель с содержанием сухих веществ 5Х подогревали до 35 С в баке 1, а затем о насосом 2 подавали в трубу 5, в которую от компрессора 4 нагнетали воздух, нагретый в подогревателе 3 о до 70 С. Затем газожидкостную пульпу с температурой 70 С через кольф цевои распылитель 7 вдували в ки» пящий слой инертной насадки. Количество воздуха, подаваемого на псевдоожижение и сушку, составляло 160 кг/ч. В результате опытов установлено, что предварительный нагрев жидкости наиболее эффективен о при 70 С. Наиболее оптимальной температурой воздуха, поступающего на псевдоожижение, оказалась темперао тура 170 С. Производительность установки по испаренной влаге составила 1 кг/ч.

Во второй серии опытов процесс сушки осуществлялся на той же установке с тем же материалом, но дополнительно накладывали высоконнтенсивное акустическое поле. В качестве источника колебаний использовали обычный газоструйный стержневой излучатель звука., базовый вариант которого потребоваЛ максимально 20 кг/ч воздуха. Рабочее давление воздуха 400 кйа, мощность излучения при этом 100 Вт, частота колебаний 18 кГц. Излучатель звука

-помещали в концентратор акустической энергии и располагали под удерживающей решеткой. В этой серии опытов экспериментально исследовали влияние следующих режимных параметров.

Первый опыт. Температура подаваемого теплоносителя, его количество и температура исходного материала были такси же, как при известном способе.

Параметры акустического поля были следующими; интенсивность 145 дБ, 28071

ВНИИНИ Заказ 9010/28

Тираж 666 Подписное

Фнлнал HOG "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Э 11 частота 17 rig, расход воздуха через излучатель 13 кг/ч. В этом эксперименте достигнута производительность по испаренной влаге 2,3 кг/ч.

Второй опыт. Температура подаваемого теплоносителя, его количество и температура высушиваемого ма4 териала те же, еНараметры, акустического поля следующие . интенсивность 180 дБ, час тота 18":кГц, padrone воздуха через . излуМфе",я4 КЮ кг/ч, давление 400 кПа.

Инте дМв рсть 180 дБ достигалась путум УстаЫМЙр; 63Ьового варианта излучателя в фокусе концентратора, выполненного в форме эллипсоида вращения. В данном эксперименте процесс сушки интенсифицировался по сравнению с известным почти в 3 раза.

Производительность установки по испаренной влаге составила 2,9 кг/ч.

Третий опыт. Температуру подаваемого теплоносителя снизили до

90 С температуру подаваемого на .

У о сушку материала до 18 С, а количество теплоносителя оставили неизменным. Параметры акустического поля, расход воздуха через излучатель идентичны первому опыту. Производительность установки но испаренной влаге составила 1,8 кг/ч.

Проведенные исследования показали,.что процесс сушки жидкого торфяного красителя при йаложении акус тического поля .идет в 2-3 раза ин-. тенсивнее, чем без.него. Также обнаружено, что качественные характеристики красителя — его растворимость и оптическая .плотность при наложении акустического поля значительно лучше.

Предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты. Расход теплоносителя на псевдоожижение и сушку составляет в обоих сериях экспериментов приблизительно 160 кг/ч, расход воздуха через излучатель— максинально 20 кг/ч. Таким образом, количество воздуха, затрачиваемого на создание акустического поля, минимум.ц 8 раз меньше количества подводимого теплоносителя. Если учесть, что энергозатраты на создание акустического поля вполне компенсируются экономией от снижения температуры теплоносителя с 170 до 90 С, а температуры подаваемого на сушку материала с 35 до о

18 С, то достигнутая в экспериментах интенсификация тепломассообмена в 2-3 раза означает соответствующее снижение энергозатрат. Такая

25 рованная сушка — в слое кипящей высокая интенсификация тепломассо10 обмена прн наложении интенсивного акустического поля на дисперсную систему объясняется появлением в поверхностной зоне частиц акустических течений, способствующих возникновению интенсивной турбулизации.

Под воздействием этого происходит интенсивное распыление частиц высушиваемого материала с поверхности кипящей инертной насадки, сушка которых осуществляется в пространстве над слоем потоком отработанного теплоносителя и акустической энергией, прошедшей сквозь кипящую насадку..

Таким образом, имеет место комбиниинертной насадки и в распыленном состоянии над слоем.

Однако акустические течения вокруг частиц возникают тогда, когда интенсивность поля достигает некоторого определенного "порогового" значения, величина которого составляет приблизительно 145 дБ. Поэтому в способе с нижним пределом интенсивности была принята интенсив-, ность 145 дБ. Верхний исследуемый предел интенсивности 180 дБ ограничен возможностями существующих в настоящее время излучателей и концентраторов акустической энергии, которые можно использовать для обработки дисперсных систем.

Экономическая эффективность от применения изобретения обуславливается интенсификацией тепломассообмена н снижением энергозатрат, так как процесс сушки идет прн более низких температурах теплоносителя, скорость очистки пленки высохшего материала значительно увеличивается и, кроме того, отпадает необходимость предварительного нагрева высушиваемых вязких материалов.