Патент на изобретение №2341740

(54) СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. В сушильной установке с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с форсункой для распыления продукта, батарейный циклонный фильтр, теплогенератор, вентиляционный блок, воздухопровод и роторный затвор, теплогенератор для очистки и подогрева воздуха состоит из каркаса, по обе стороны которого закреплены терморадиационные газовые горелки, разделенные перегородкой, а в верхней части теплогенератора расположен заборный раструб, в котором смонтированы заборные фильтры, причем воздух, всасываемый в теплогенератор, проходит через фильтр, направляется вдоль газовых горелок, нагревается и поступает в сушильную камеру, вентиляционный блок состоит из двух высоконапорных вентиляторов, соединенных последовательно, а роторный затвор для автоматической разгрузки состоит из корпуса, в котором размещен ротор, вращающийся с помощью мотора-редуктора, при этом сушильная камера выполнена в форме конуса с плавным переходом в цилиндр в верхней части, а в центре камеры по оси установлен обтекатель, у основания между корпусом и обтекателем предусмотрен зазор для всасывания воздуха, а форсунка для распыления продукта в виде раствора выполнена акустической и состоит из корпуса 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, а 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. Технический результат – повышение производительности сушки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №553424, F26B 17/10, 1975 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа – сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат – повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушильной установке с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с форсункой для распыления продукта, батарейный циклонный фильтр, теплогенератор, вентиляционный блок, воздухопровод и роторный затвор, согласно изобретению теплогенератор для очистки и подогрева воздуха состоит из каркаса, по обе стороны которого закреплены терморадиационные газовые горелки, разделенные перегородкой, а в верхней части теплогенератора расположен заборный раструб, в котором смонтированы заборные фильтры, причем воздух, всасываемый в теплогенератор, проходит через фильтр, направляется вдоль газовых горелок, нагревается и поступает в сушильную камеру, вентиляционный блок состоит из двух высоконапорных вентиляторов, соединенных последовательно, а роторный затвор для автоматической разгрузки состоит из корпуса, в котором размещен ротор, вращающийся с помощью мотора-редуктора, при этом сушильная камера выполнена в форме конуса с плавным переходом в цилиндр в верхней части, а в центре камеры по оси установлен обтекатель, у основания между корпусом и обтекателем предусмотрен зазор для всасывания воздуха, а форсунка для распыления продукта в виде раствора выполнена акустической и состоит из корпуса 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, а 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.

На фиг.1 показана схема сушильной установки взвешенного слоя с инертной насадкой, на фиг.2 – общий вид пневматической акустической форсунки.

Сушильная установка с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 (фиг.1), батарейного циклонного фильтра 13, 14, 15, теплогенераторов 11 и 12, вентиляционного блока 16, воздухопровода 6, роторного затвора (на чертеже не показан), насоса и электрошкафа управления (на чертеже не показан).

Теплогенератор (11 и 12) для очистки и подогрева воздуха состоит из каркаса, по обе стороны которого закреплены терморадиационные газовые горелки, разделенные перегородкой. В верхней части теплогенератора расположен заборный раструб, в котором смонтированы заборные фильтры. Воздух, всасываемый в теплогенератор, проходит через фильтр, направляется вдоль газовых горелок, нагревается и поступает в сушильную камеру 1.

Вентиляционный блок 16 состоит из двух высоконапорных вентиляторов, соединенных последовательно.

Роторный затвор для автоматической разгрузки бункера состоит из корпуса, в котором размещен ротор, вращающийся с помощью мотора-редуктора. Затвор прикрепляется к выгрузному отверстию бункера батарейного циклонного фильтра 13, 14, 15. В нижней части затвора укреплена горловина, присоединяющаяся к продуктовой таре.

Сушильная камера 1 выполнена в форме конуса с плавным переходом в цилиндр в верхней части. В центре камеры по оси установлен обтекатель 3, у основания между корпусом камеры 1 и обтекателем 3 предусмотрен зазор для всасывания воздуха. В камере 1 расположены форсунки 5 для распыления продукта в виде раствора. В камере 1 имеется люк для осмотра и чистки и смотровые окна для наблюдения за процессом сушки.

Внутрь камеры 1 засыпают инертную насадку кубической, призматической, сферической формы, которую изготавливают, например из фторопласта (габаритные размеры тел в поперечнике порядка 4 мм при высоте рабочей камеры 500 мм).

В качестве форсунки используется акустическая форсунка (фиг.2), которая содержит корпус 17 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 19 и кольцевого объемного резонатора 21. Корпус 17 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 23 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 24 для подвода раствора. Внутри корпуса 17, соосно ему жестко закреплена втулка 30 с верхним и нижним фланцами 18 и 22, причем нижний фланец 22 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 17. Внутри втулки, соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор 21, выполненный в виде чашки 25 с конической поверхностью 27.

Чашка 25 запрессована на стержне диаметром d резонатора 21, а в его хвостовой части 20 расположены фиксирующие диски 28 и 29, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 30. В нижнем фланце 22 расположено по крайней мере одно сопло 26 под углом 20÷40° к оси резонатора 21, причем продолжение оси сопла 26 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 27. На внутренней поверхности втулки 30 выполнены соосные коническое 31 и цилиндрическое 32 отверстия.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

Отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 21 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 27 и нижней торцевой поверхностью корпуса 17 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 к его внешней цилиндрической поверхности диаметром d₂ лежит в оптимальном интервале величин:

d₁/d₂=0,7÷0,9.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 25 резонатора 21 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.

Для интенсификации процесса сушки фитохимических препаратов путем ускорения истирания с поверхности инертной насадки пленки высушенного продукта над плоскостью распределительной решетки сушильной камеры 1 натянуты проволочные упругие струны (на чертеже не показано). При ожижении слоя инертная насадка ударяется о натянутые струны, что способствует истиранию с их поверхности пленки высушенного продукта.

Сушильная установка с инертной насадкой работает следующим образом.

Продукт в виде раствора, предназначенный для сушки, подают насосом через диспергирующую акустическую форсунку (или форсунки) в зону восходящего потока инертной насадки, находящейся в сушильной камере 1. При этом обеспечивается нанесение продукта на поверхность инертной насадки и высушивание его в режиме активного кипения за счет подвода теплоносителя через кольцевую щель.

Очищение инертной насадки от продукта осуществляется при соударении ее с отбойной решеткой. Высушенный продукт поступает в батарейный циклонный фильтр 13, 14, 15, где и происходит разделение продукта и теплоносителя. Батарейный циклонный фильтр для сухой инерционной очистки воздуха, выходящего из сушильной камеры, состоит из циклонов, сходящихся в один бункер конической формы. Входящие и выходящие патрубки циклонов соединены коллекторными отводами. Для снижения газодинамического сопротивления патрубки выполнены с тангенциальным входом.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 23, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 21. В результате прохождения резонатора 21 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 26, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 21, 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 27 резонатора 21.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%. Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы газоочистки: полнота заполнения живого сечения воздуховода водяным туманом; продолжительность контакта раствора и воздуха; плотность водяного тумана. Акустическая форсунка 5 расходует сжатого воздуха 0,6…0,8 м³/мин и раствора 1,5…2,2 л/мин. Создаваемый ею водяной факел позволяет устанавливать ее в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: раствора – 1,5 атм; сжатого воздуха – 1,5…2 атм (0,15…0,2 МПа). Сжатый воздух подается по центральному каналу, а раствор – по кольцевому каналу. С помощью акустических форсунок 2 достигаются высокие степень дробления воды, плотность частиц в факеле водяного тумана и стабильность работы.

В результате соударения частиц пленка продукта истирается, и продукт выносится воздухом из кипящего слоя камеры 1 в акустическую установку, затем в батарейные циклонные фильтры 13-15, откуда ссыпается в тару разгрузочного устройства, а влажный воздух выбрасывается в атмосферу.

Высушиваемый раствор диспергируется и орошает взвешенный слой инертной насадки, которая нагревается продуваемым горячим воздухом и служит как передатчик тепла. Влага испаряется с поверхности насадки, и она покрываются тонкой пленкой продукта, причем ввиду значительной скорости испарения влаги лимитирующим процесс фактором является стирание с поверхности насадки высушенного продукта.

Фармацевтические препараты, получаемые из растений (фитохимические препараты), обычно получают обезвоживанием их экстрактов процессом, включающим до пяти операций – доупарку, сушку, измельчение, просев и смешивание. Эти препараты часто являются термолабильными, и поэтому при обезвоживании обычными методами продукт получается пониженного качества, часто снижается его биологическая активность.

В предложенной установке все ранее требуемые операции совмещаются и сводятся к одному процессу в камере 1 кипящего слоя с инертной насадкой.

Она применима для обезвоживания водных растворов и экстрактов таких фитохимических препаратов, как даукарин, экстракт алтейного корня и др., и позволяет обезвоживать эти растворы с концентрацией до 25% (при их предварительной доупарке) и рассчитана для работы с сушильным агентом с температурой до 150°С. При этом сушилка с решеткой диаметром 400 мм обеспечивает производительность до 30 кг/ч по испаренной влаге.

При этом показатели биологической активности соответствуют техническим условиям или являются более высокими. Съем продукта с единицы объема установки и единицы площади производственного помещения соответственно в 9 и 2,5 раза больше, чем у обычных распылительных сушилок.

Формула изобретения

1. Сушильная установка с инертной насадкой, содержащая сушильную камеру с форсункой для распыления продукта, батарейный циклонный фильтр, теплогенератор, вентиляционный блок, воздухопровод, и роторный затвор, отличающаяся тем, что теплогенератор для очистки и подогрева воздуха состоит из каркаса, по обе стороны которого закреплены терморадиационные газовые горелки, разделенные перегородкой, а в верхней части теплогенератора расположен заборный раструб, в котором смонтированы заборные фильтры, причем воздух, всасываемый в теплогенератор, проходит через фильтр, направляется вдоль газовых горелок, нагревается и поступает в сушильную камеру, вентиляционный блок состоит из двух высоконапорных вентиляторов, соединенных последовательно, а роторный затвор для автоматической разгрузки состоит из корпуса, в котором размещен ротор, вращающийся с помощью мотора-редуктора, при этом сушильная камера выполнена в форме конуса с плавным переходом в цилиндр в верхней части, а в центре камеры по оси установлен обтекатель, у основания между корпусом и обтекателем предусмотрен зазор для всасывания воздуха, а форсунка для распыления продукта в виде раствора выполнена акустической и состоит из корпуса 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, а 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.

2. Сушильная установка по п.1, отличающаяся тем, что отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью корпуса лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1-3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к его внешней поверхности – диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.

РИСУНКИ