устройство для сушки жидких материалов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее цилиндрический корпус, снабженный вводом и выводом теплоносителя и частично заполненный инертными телами, газораспределительную решетку с конусом в центре, установленную в нижней части корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем формирования встречных закрученных потоков инертных тел, устройство дополнительно снабжено форсункой и кольцевой газораспределительной решеткой с цилиндрическими соплами, установленной в верхней части корпуса, причем форсунка размещена между кольцевой газораспределительной решеткой и вводом теплоносителя, а последний выполнен в виде жалюзи, установленных с возможностью осевого вращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для сушки жидких материалов на инертных телах во взвешенном состоянии и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ сушки жидких материалов на инертных телах в цилиндрической камере, где организованы два кольцевых противоположных по направлению вращения потока инертных тел [1] .

Недостатком данного способа является необходимость в некоторых случаях изменять сопротивление устройства ввода теплоносителя для сохранения постоянной высоты слоя, в верхнюю часть которого распыляют жидкий материал; при уменьшении высоты слоя резко падает производительность аппарата по готовому продукту.

Прототипом может служить устройство, содержащее цилиндрический корпус, внутри которого в нижней части установлена газораспределительная решетка, выполненная в виде набора удлиненных пластин. Устройство снабжено патpубками ввода и вывода теплоносителя. Коме того, устройство содержит псевдоожиженный слой с циркуляцией материала слоя [2] .

Недостатком данного устройства является отсутствие регулятора расхода теплоносителя в случае скачкообразного изменения влагосодержания высушиваемого материала, что может привести к остановке процесса циркуляции и, соответственно, сушки материала.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет организации встречных закрученных потоков инертных тел путем подачи теплоносителя на разных уровнях и во встречных направлениях через кольцевую и жалюзийную газораспределительную решетки.

Цель изобретения достигается за счет того, что для организации встречных закрученных потоков инертных тел устройство снабжено дополнительной кольцевой газораспределительной решеткой с цилиндрическими соплами, установленной в верхней части корпуса. Между верхней кольцевой газораспределительной решеткой и вводом теплоносителя имеется форсунка для напыления высушиваемого материала на поверхность инертных тел. Ввод теплоносителя выполнен в виде жалюзи с возможностью осевого вращения.

Такое выполнение ввода необходимо для того, чтобы изменять направление (угол) подачи теплоносителя и регулировать его расход через ввод теплоносителя при изменении массы слоя инертных тел, а также типа высушиваемого материала (меланж, бульоны, суспензии и т. д. ). Кольцевая газораспределительная решетка, выполненная в виде набора цилиндрических сопел, служит для балансировки масс инертных тел между кольцевыми потоками в процессе сушки жидких материалов.

Ввод выполнен в виде жалюзи ввиду того, что указанная конструкция обладает наименьшим сопротивлением по сравнению с известными конструкциями ввода, позволяет изменять угол подачи сформировавшихся струй теплоносителя, придающего слою инертных тел тангенциальную и вертикальную составляющие скорости их движения в цилиндрическом корпусе. Кольцевая газораспределительная решетка выполнена в виде цилиндрических сопел ввиду технологичности их изготовления.

Из просмотренной научно-технической и патентной литературы авторами не обнаружены отличительные признаки от прототипа в данной и смежных отраслях промышленности.

На фиг. 1 изображена установка для сушки жидких материалов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - местный вид на фиг. 1; на фиг. 5 показана зона устойчивой работы устройства с образованием двух встречно вращающихся потоков инертных тел.

Установка состоит из цилиндрического корпуса 1, конической вставки 2, высота которой соответствует высоте зоны переменного сечения аппарата, форсунки 3 для подачи жидкого материала в зону сушки, жалюзийной газораспределительной решетки 4, изменяющей направление подачи теплоносителя посредством поворотного устройства 7, обеспечивающей тангенциальный подвод газа в нижний слой инертных тел 5 и перемещение его в направлении, противоположном направлению вращения верхнего слоя инертных тел, перемещаемых посредством струй газа (теплоносителя), подаваемого через дополнительную газораспределительную решетку 6, выполненную в виде цилиндрических сопел.

Установка работает следующим образом.

В сушильный объем камеры 1 с центральной конической вставкой 2 подводится теплоноситель на двух уровнях, соответственно через жалюзийную (нижнюю) решетку 4 и дополнительную (верхнюю) решетку 6, причем потоки теплоносителя через решетки имеют противоположные тангенциальные составляющие скоростей.

Инертные тела 5 разгоняются, приобретая тангенциальную и вертикальную составляющие скорости движения в цилиндрическом корпусе 1, причем кольцевые потоки инертных тел 5 вращаются встречно с созданием заторможенной зоны движения частиц из заторможенных потоков инертных тел 5.

В месте указанной зоны установлена пневматическая форсунка 3 для нанесения высушиваемых материалов на поверхность инертных тел 5.

Целесообразность подачи материала в заторможенную зону связана с возможностью увеличения массы жидкой пленки, попадающей на инертные тела 5, а следовательно, и повышением производительности устройства по исходному материалу.

Существенным моментом при организации взвешенного слоя в виде двух кольцевых потоков является балансировка масс инертных тел 5 по слоям, осуществляемая за счет варьирования соотношений расходов теплоносителя через кольцевую и жалюзийную газораспределительную решетки.

Условие балансировки масс выполняется при определенных соотношениях между площадями свободного сечения жалюзийной S₁ и кольцевой S₂ газораспределительных решеток, коэффициентами гидравлического сопротивления участков ввода теплоносителя и углами установки жалюзи. Также существенное влияние на формирование сбалансированных встречно-вращающихся потоков инертных тел 5 оказывает отношение гидравлического сопротивления решетки к сопротивлению слоя - Q = P_реш/ P_сл.

С учетом реальных значений О = 0,33 - 1,0, теоретически и экспериментально подтвержден выбор отношения S₁/S₂ = 1,5 - 2,5. Ввод теплоносителя выполнен в виде поворотных жалюзи 4, угол установки которых может изменяться от 0 до 35 градусов посредством поворотного механизма 7, что позволяет варьировать отношение S₁/S₂ в указанных пределах. Условие равенства количества движения, вносимых струями теплоносителя, не обеспечивается только подбором отношения S₁/S₂. Для обеспечения равенства количества инертных тел в кольцевых потоках определены связи между коэффициентами гидравлических сопротивлений решеток при различных скоростях газа и углах раскрытия поворотных жалюзи 4. На фиг. 5 показана зона устойчивой работы устройства с образованием двух встречно вращающихся потоков инертных тел 5 в зависимости от угла раскрытия жалюзи 4. При работе устройства вне указанной зоны резко падает производительность по готовому продукту.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества:

1. Режим псевдоожижения инертных тел устойчив, в камере гарантировано отсутствие застойных зон.

2. Имеется возможность регулирования расхода теплоносителя через газораспределительные решетки, что позволяет проводить процесс сушки устойчиво при высокой производительности по готовому продукту.

3. За счет высокоинтенсивного процесса очищения инертных тел от готового продукта в установке возможно проводить процесс сушки высококонцентрированных белковых и других пищевых продуктов.

4. Предлагаемое устройство работает в режиме устойчивого псевдоожижения инертных тел. Устройство не теряет работоспособности при изменении расхода теплоносителя до 15 - 25% , а температуры теплоносителя на входе - до 20 - 40^оС. (56) Авторское свидетельство СССР N 156049, кл. F 26 B 3/10, 1990.

Патент США N 4530169, кл. F 26 B 17/10, 1985.