Сушильная камера для дисперсных материалов

Сушильная камера для дисперсных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()892161 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 21.04.80 (21) 2914522/24--06 (51)M. Кл.

F 26 В 17/10

F 26 В 3/12 с присоединением заявки ¹Государственный комитет (2:3) ПриоритетОпубликовано 23.12.81. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23.12.81 по делам изобретений и открытий (53) УДК66.047. .791. 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. П. Бурминский, С. М. Кожахметов, К, И, Жаворонок, А. В. Ремизов и H. Б. Баткова (71) Заявитель

Институт металлургии и обогащения АН Казахской ССР (54) СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение отнссится к распылительной сушке тонкодисперсных суспензий, применяе мой в металлургической и химической промышленностях, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, где применима распылитель5 ная сушка.

Известна камера для сушки дисперсных материалов, содержащая устрой;тво для ввода газообразного сушильного агента, выпол1О ненное в виде горизонтального короба переменного по высоте сечения с решетчатым днищем, и примыкающие к нему конусообразные насадки, образующие кольцевой зазор для прохода центрального потока сушильного

15 агента с установленными в нем направляющими поворотными лопатками (1).

Недостатком этой камеры является сложное конструктивное оформление устройства для ввода сушильного. агента, что вызывает увеличение гидравлического сопротивления и создает значительную неравномерность распределения потока сушильного агента в камере.

Известна также камера, в которой сушка осуществляется в тангенциально закрученном потоке теплоносителя, содержащая патрубки для тангенциального ввода теплоносителя и устройства для его осевой закрутки, полукруглый торцовой канал, конусный дефлект.-,", распылитель и на рубок для вывода теплоносителя (2).

Эта камера обладает значительной неравномерностью продольной составляющей скорости 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 камере возвратных токов, что вызывает перегрев высушиваемого материала, ухудшение качества сушки и увеличение энергозатрат.

Известна также вихревая сушилка, содержащая вертикальную цилиндрическую камеру и тангенциальные сопла для ввода теплоносителя, расположенные на разной высоте и закручиватошие потоки в противоположных направлениях (3).

Недостатком этой сушилки является наличие в камере возвратных токов, приво.;яших к недопустимому перегреву термочувствительных материалов при повышенных температурах сушильного агента, вызванных необходимостью повышения производительности сушильной установки.

Известна также распылительная сушилка, содержащая цилиндрическую камеру с соплами для ввода теплоносителя, расноложеннымн рядами по высоте камеры и направленными в смежных рядах в противоположные стороны, осевую трубу для . вода теплоносителя, расположенную по оси камеры ниже сопел, и форсунку, причем сопла нижерасположеиного ряда размещены от форсунки на расстоянии (0,15 — 0,25) 0 (D — диаметр камеры) с наклоном в сторону форсунки под регулируемым углом к горизонтальной плоскости до 40 (4(.

Эта сушилка также обладает недостатком, заключающимся в наличии возвратных токов и в повышенном гидравлическом сопротивлении камеры, что снижает эффективность сушки.

Наиболее близкой к изобретению является сутпильная камера для дисперсных материалов, содержащая газоподводящий короб в вер%ней части с соилами для выхода нагретых газов, установленными хордально.

Хордальная подача нагретых газов осущестГ у вляется при а = 0,2 —:0,5 (а = — где а хордальность, шсленно равная отношению радиуса условной окружности гус к радиусу камеры R. За условную окружность приня- та такая окружность, центр которой расположен на оси камеры, а осевые линии сопел являются к ней касательными. Газ, введенный хордально, образует вихрь, имею-щий вид полого усеченного конуса с расширением вниз, и локализуется в основном в этом вихре. За пределами вихря продольная составляющая скорости газа по мере приближения к стенке камеры плавно уменьшается до нуля. Внутри вихря продольная составляющая скорости по мере приближения к оси камеры уменьшается и принимает отри. цательные значения, т.е. возникает возвратный ток газа, Неравномерность характерна для верхней сопловой зоны камеры, а на достаточном удалении от нее вихрь размывается, интенсивность его вращения уменьшается и,. как следствие, зона возвратных токов исчезает, При хордальной подаче нагретых газов, по cpas нению с тангенциальной подачей, в результате пере мещения зоны наибольшей интенсивности вращения потока ближе к оси камеры уменьшается протяженность зоны возвратных токов, T.å. несколько повгяшается равномерность распределения продольных составляющих скорости потока (51.

Однако полностью такая неравномерность не устраняется и приводит к тому, что пло ность теплового потока, необходимая для сушки материала, наблюдается в пределах лишь незначительной площади поперечного сечения верхней половины камеры, а именно в промежуточной зоне между пристеночной и осевой областями камеры, Остальная же площадь поперечного ечения камеры для суш. ки почти не используется, следствием чего является, во-первых,-неравномерность сушки в объеме камеры, а во-вторых, низкая напряженность объема камеры по удаляемой влаге, что характеризует данную камеру, как малоэффективную.

Кроме того, неравномерность потока теплоносителя обуславливаег наличие приосевой зоны возвратных токов в верхней сопловой части камеры, которые приводят к недопустимому перегреву термолабильных материалов

Эти недостатки приобретают особую значимость по мере увеличения единичной мощности сушильных агрегатов, т.е. они наиболее существенны для агрегатов с камерой большого диаметра, где неравномерность потоков становится особенно заметной.

Цель нзобретения заключается в интенсификации тепломассообмена путем повышения равномерности распределения продольной составляющей скорости газов в поперечном сечении камеры, Поставленная цель достигается тем, что в камере на уровне сопел в плоскостях, параллельных ее оси, на расстоянии от нее h=aR установлены лопатки, наклоненные навстречу потоку выходящих из сопел газов.

При этом лопатки могут быть установлены с возможностью поворота в плоскости, перпецдикулярной оси камеры, и с возможностью перемещения вдоль ее оси. Причем, а — хордальность сопел, R — радиус камеры.

Оснащение камеры лопатками дает возможность управления газовым потоком, с целью равномерного его распределения в поперечном сечении камеры и лучшей, по сравнению с известными камерами, организации режима сушки.

Параллельность лопаток оси камеры позволяет управлять вращательной составляющей газового потока, от которой зависит распреде. ление тепловых потоков в попе;.очном сечении камеры., Установка лопаток на уровне сопел обеспечивает эффективное управление газовым потоком непосредственно в зоне формирования

892161 носителем.

Установка лопаток с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси камеры, позволяет выбрать радиус дополнительного вихря, отвечающий наилучшему для данных 39 условий режиму сушки, когда зона возвратных токов минимальна.

Установка лопаток с возможностью перемещения вдоль оси камеры позволяет выбрать оптимальное для данной конструкции камеры соотношение расходов газа в основном и дополнительном вихре в соответствии с требованием достижения наиболее рав:омерного распределения продольной составляющей скорости потока газа в поперечном сечении камеры.,щ

На фиг. 1 схематически показана предлагаемая камера; на фиг. 2 —. разрез А — А на фиг. 1.

Сушильная камера 1 содержит патрубок 2 для ввода нагретых газов, газоподводящий короб 3 с хордально установленными соплами 4 для выхода нагретых газов в объем камеры, систему 5 отсоса и направляющую трубу 6, через которую в камеру введено распыливающее устройство 7. Лопатки 8, служащие для отвода части потока нагретых газов в приосевую область камеры, расположены на уровне сопел 4 в плоскостях, парал лельных оси камеры и скреплены с опорнои пластиной 9 посредством фиксаторов 10, ослабление которых обеспечивает возможность поворота лопаток вокруг своей оси на необходимый угол. Труба 11, жестко скрепленная с опорной пластиной 9, установлена с возвихря и способствует выбору наилучшего режима течения в объеме всей камеры.

Установка лопаток на расстоянии Ь=аЯ от оси камеры создает условия для управления вихревым газовым потоком в зоне его наибольшей интенсивности и обеспечивает наибольшую эффективность этого управления, что позволяет достигать большей равномерности потока теплоносителя в поперечном сечении камеры.

Поворот лопаток навстречу потоку газа позволяет направить часть его в приосевую область течения и образовать в этой зоне вихрь с радиусом крутки, меньшим радиуса основного вихря.

Такой вихрь способствует быстрому размыванию основного вихря в поперечном сечении камеры, а также при взаимодействии с последним усиливает общую турбулентность потока.

Это, с одной стороны, повышает равномерность сушки материала вследствие обеспечения равномерности распределения продольной составляющей скорости потока в поперечном сечении камеры и, с другой, интенсифицирует тенломассообмен между материалом и тепломожностью свободного перемещения по направляющей трубе 6 для поднятия или опус» кания лопаток 8 относительно сопел 4. Позициями 12 и 13 изображены условные окружности, а позициями 14 и 15 — винтовые линии перемещения вихрей. При проведении процесса сушки пульпу направляют в объем камеры B диспергированном состоянии, с применен ем для диспергирования распыливающего устройства 7, работа которого основана- на использовании энергии сжатого воздуха.

Нагретые газы через патрубок 2 подают в короб 3 и далее через сопла 4 в объем камеры 1. Газы перемещаются вдоль осевых линий сопел 4, являющихся касательными к условной окружности 12, и формируют в объеме камеры основной вихрь, диаметр которого равен диаметру условной окружности 12. Основной вихрь перемещается вдоль камеры по винтовой линии 14, постепеннно расходящейся под действием центробежных сил.

Часть потока от основного вихря отбирается лопатками 8 и направляется на меньший радиус вращения с образованием дополнительного вихря, диаметр которого равен диаметру условной окружности 13. Дополнительный вихрь перемещается вдоль камеры по винтовой линии 15, также постепенно расходящейся за счет центробежных сил.

Отработанные газы через систему 5 отсоса выбрасываются в атмосферу.

Расход газа в дополнительном вихре уетанавливается меньшим, чем в основном вихре.

Это обусловлено тем, что, приосевая зона занимает значительно меньшую площадь поперечного сечения камеры, чем периферийная эона.

Установка лопаток на уровне сопел на расстоянии h =аЯ от оси камеры параллельно ее осн с поворотом лопаток навстречу потоку газа и с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси камеры, а также с возможное.ью перемещения вдоль оси камеры позволяет добиться равномерности распределения продольной составляющей скорости газа в поперечном сечении камеры, исключить зону возвратных токов, использовать эффективно объем камеры для сушки, повысить температуру нагретых газов, увеличить КПД, при этом подобрать максимально возможную крутку потока, прн которой не наблюдается налипание материала на стенки камеры.

Формирование дополнительного вихря 1тозво ляет увеличивать полезную площадь поперечного сечения сушильной камеры вследствие выравнивания и улучшения условий сушки в

892161 несколько раз. В результате такого перераспределения потока теплоносителя по сеч нию камеры можно поднять производительность на 25 — 30%, Исключение зоны возвратных токов при формировании дополнительного вихря позволяет в 1,5 — 2 раза повысить температуру нагретых газов, ло сравнению с температурой, допустимой для сухого материала. Это также способствует увеличению производительности в 1,5 — 2 раза и на 20 — 30 o повышает

КПД процесса сушки, Кроме перечисленных положительных эффектов при использовании изобретения появляется дополнительная возможность проведения процесса сушки 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 становятся определяющими для камер с большим диаметром, характерным для агрегатов большой установочной мощности.

20

Формула изобретения

1. Сушильная камера для дисперсных ма- ЗВ териалов, содержащая газополводящий короб в верхней части с хордально уетановленными соплами для выхода нагретых газов, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена путем повышения равномерности распределения продольной составляющей скорости газов в поперечном сечении камеры, в ней на уровне сопел в плоскостях, параллельных ее оси, на расстоянии от нее h =aR установлены лопатки, наклоненные навстречу потоку выходящих из сопел газов, где а — хордальность сопел, Я вЂ” радиус камеры.

2.Камерапоп., отличающая с я тем, что лопатки установлены с возможностью перемещения вдоль оси камеры.

З.Камерапоп,1, отличающая с я тем, что лопатки установлены с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

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

3. Авторское свидетельство СССР 11 564494, кл. F 26 В 3/12, 1974, 4. Авторское свидетельство СССР N 661206, кл. F 26 В 3/12 1977. 5. Михайленко А. А. и Космодемьянский N. В.

Аэродинамика и оптимизация вихревых камер распылительных сушилок, "Промэнергетика", 1977, Р 8, с. 34-38.

892161

Фиг.1

А-А

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 11201/58 Тираж 743 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4