Распылительная сушильная установка

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ к ПАТЕНТУ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- И массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Белару(72) Авторы Акулич Петр Васильевич Куц Павел Степанович Драгун Владимир Леонидович Смоленчук Игорь Викторович Николайчик Сергей Васильевич (ВУ)си (ВУ) научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиРаспылительная сушильная установка, содержащая сушильную камеру, трубу для подачи раствора или суспензии, установленную по оси камеры и снабженную распылителем,газораспределитель в виде перфорированных решеток, расположенных над распылителем,отличающаяся тем, что распылитель выполнен в виде многосопловой центробежной гидравлической форсунки, которая снабжена по крайней мере четырьмя соплами, установленными радиально под углом 40-60 к оси сушильной камеры.Полезная Модель относится к технике сушки растворов и суспензий и может быть использована в пищевой, химической и других отраслях промышленности.Известна установка 1 для сушки распылением растворов и суспензий, которая содержит цилиндро-коническую камеру, установленную по ее оси трубку для подачи жидкости,снабженную форсункой (распылителем) и газораспределитель в виде перфорированной решетки, расположенной над форсункой.Недостатком данной установки является низкая интенсивность процесса сушки и большая высота камеры по отношению к диаметру, что усложняет эксплуатацию установки. Это обусловлено тем, что форсунка имеет одно сопло, и факел направлен по оси камерь 1 сверху вниз. Гидравлические Центробежные форсунки, как правило, имеют угол раскрытия факела значительно меньший 18 О. Поэтому рабочий объем камеры используется неэффективно. Отношение высоты камеры к ее диаметру достигает 5 и более. При создании высокопроизводительных камер возникает проблема качественного распыливания. Увеличения числа форсунок, установленных на перекрытии камеры параллельно усложняет конструкцию установки, ее обслуживание. Кроме того, с возрастанием площади газораспределительной решетки возникает проблема равномерного газораспределения. Следует отметить, что одна перфорированная решетка не обеспечивает равномерное и эффективное распределение теплоносителя.Известна 2 распылительная сушилка, в которой распылители (форсунки) установлены по периферии камеры под углом к ее оси и направлены к центру. Газораспределитель расположен на перекрытии камеры в центральной ее части.Однако данное техническое решение не позволяет рационально использовать возможности гидродинамики фаз в достижении высокой интенсивности процесса тепломассообмена (сушки). Это вызвано тем, что основная часть теплоносителя с наибольшей скоростью подводится в факел распыла, где скорость жидких частиц значительно ниже,чем в корне факела в области истечения жидкости из сопла. Поэтому подвод теплоносителя к корню факела распыла, где скорость частиц максимальна и наибольшая относительная скорость движения фаз, более предпочтительно с точки зрения достижения высокой интенсивности тепломассообмена. Кроме того, установка по периферии камеры большого размера множества форсунок усложняет обслуживание установки. При этом конструкция газораспределителя с односторонним подводом с одной решеткой или без нее не позволяет достигнуть равномерного и симметричного газораспределения, что отрицательно влияет на интенсивность процесса сушки.Наиболее близкой к предлагаемой является распылительная сушилка 3 (прототип),которая содержит цилиндрическую сушильную камеру с коническим основанием, установленную по ее оси питательную трубу, снабженную распылителем, и расположенный над распылителем газораспределитель. Газораспределитель содержит по крайней мере две последовательно установленные решетки, размещенные одна от другой на расстоянии 1020 диаметров отверстий второй решетки. Первая решетка размещена от распылителя на расстоянии, равном 6-10 диаметрам своих отверстий.Недостатком известной сушилки является низкая интенсивность процесса сушки и эксплуатационные характеристики при использовании в качестве распылителя односопловь 1 х гидравлических форсунок, ориентированных по оси камеры, или многосопло 2вых, но нерационально ориентированных по отношению К направлению ввода (движения) теплоносителя. В зависимости от количества сопел и их направления зависит интенсивность тепломассообмена, а следовательно, эксплуатационные характеристики установки ее производительность, отложение материала на стенках камеры, конечная влажность материала и т.п.Задачей предлагаемой полезной модели является интенсификация процесса распь 1 лительной сушки и улучшение эксплуатационных характеристик установки.Решение поставленной задачи достигается тем, что в распылительной сушильной установке, содержащей сушильную камеру, трубу для подачи жидкости, установленную по оси камеры и снабженную распылителем, газораспределитель в виде перфорированных решеток, расположенных над распылителем, согласно предлагаемому техническому решению распылитель выполнен в виде многосопловой центробежной гидравлической форсунки, которая снабжена по крайней мере четырьмя соплами, установленными радиально под углом 4 О-6 О к оси сушильной камеры.Это обусловлено тем, что выполнение распылителя в виде многосопловой центробежной гидравлической форсунки позволяет рационально распределить диспергированную жидкость в рабочем объеме камеры, обеспечить эффективный контакт фаз. Центробежные гидравлические форсунки обычно имеют небольшой корневой угол раскрытия факела 507 О при приемлемом коэффициенте расхода и качестве распыливания жидкости. Следовательно, рационально использовать рабочий объем камеры можно за счет многосопловой конструкции форсунки. Поэтому снабжение центробежной гидравлической форсунки по крайней мере четырьмя соплами, установленными радиально под углом 4 О-6 О к оси сушильной камеры позволяет обеспечить равномерное осесимметричное распределение диспергированной жидкости в камере, создать обший габаритный факел с углом раскрытия до 18 О, состоящий из отдельных факелов. При этом происходит пронизывание теплоносителем факелов, образованных при истечении жидкости из сопел, изменение траектории движения капель, что обеспечивает высокую интенсивность тепломассообмена. Истечение жидкости из сопла центробежной форсунки происходит с большой скоростью 90-110 м/с, в закрученном состоянии с образованием центрального воздушного вихря, что создает эффективный межфазный контакт и предпосылки для интенсивного тепломассообмена. При данном газораспределении и конструкции распылителя наблюдается обжатие факелов теплоносителем, что препятствует налипанию частиц материала на перекрытие и стенки камеры. Увеличение угла установки сопел свыше 6 О нецелесообразно, так как возможно налипание частиц на перекрытие и боковые поверхности камеры. Установка сопел с углом менее 4 О к оси камеры сильно концентрирует факелы в центре камеры, движение фаз приближается к прямоточному, что снижает относительную их скорость, эффективность межфазного контакта и, следовательно, отрицательно сказывается на интенсивности тепломассообменнь 1 х процессов. Следует подчеркнуть, что только в совокупности всех отличительных признаков достигается поставленная цель.На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая распылительная сушильная установка 1 - раствор, суспензия, П - теплоноситель, П 1 - отработанный теплоноситель.На фиг. 2 представлен обший вид четырехсопловой центробежной гидравлической форсунки.Установка содержит сушильную камеру 1 с установленной по ее оси питательной трубой 2 для подачи раствора или суспензии, снабженной четырехсопловой центробежной гидравлической форсункой 3, в которой сопла 8 (фиг. 2) установлены под углом 4 О-6 О к оси камеры, расположенный над форсункой газораспределитель 4, выполненный в виде установленных последовательно перфорированных решеток 5 и 6. В нижней конической части сушильной камеры 1 установлено устройство 7 для отвода продукта и отработанного теплоносителя.Решетка 5 установлена на расстоянии 10-20 диаметров ее отверстий перед решеткой 6,а решетка 6 - на расстоянии 6-10 диаметров своих отверстий от распылителя 3 и ее диаметр обычно равен 0,3-0,45 диаметра сушильной камеры. Живое сечение решеток 5 и 6 находится в диапазоне 18-50 .Распылительная сушильная установка работает следующим образом. В сушильную камеру 1 через газораспределительное устройство 4 с последовательно установленными перфорированными решетками 5 и 6 вводится газообразный теплоноситель (температура которого на входе при сушке дубового экстракта, меланжа составляет 150-200 С). Одновременно через питательную трубу 2 подают раствор или суспензию (например, дубовый экстракт, меланж, молоко) на четь 1 рехсопловую центробежную форсунку 3 с соплами, установленными под углом 40-60 к оси камеры.Теплоноситель, поступая на решетку 5 (установленную на расстоянии 0,07-0,15 диаметров решетки от нижней кромки входного патрубка), растекается по ней, выравнивается и через отверстия перфорации направляется на основную решетку 6. Из отверстий перфорации основной решетки 6 теплоноситель в виде струй, образующих перед форсункой сплошной турбулизованный поток, направляется на факелы распыленной жидкости, истекающие из четырех сопел, установленных под углом 40-60 к оси камеры. Факелы раствора (суспензии), направленные от оси к периферии под углом пронизываются потоком теплоносителя, что обеспечивает эффективный контакт фаз и высокую интенсивность процесса сушки. Частицы распыленного материала высыхают до требуемой конечной влажности и через устройство 7 с отработанным теплоносителем выносятся в систему пь 1 леочистки, например циклон (не показан). Общее гидравлическое сопротивление обеих решеток не превышает 20-25 мм вод. ст. Предложенная конструкция установки, обладающая совокупностью отличительных признаков, позволяет обеспечить эффективное проведение процесса распылительной сушки при минимальных энергозатратах.Предложенное техническое решение - полезная модель - позволяет повысить интенсивность процесса распылительной сушки, увеличить съем влаги с единицы рабочего объема камеры, улучшить эксплуатационные характеристики установки, в частности, в производстве порошка дубового экстракта, меланжа. Данная установка может быть использована для получения из растворов и суспензий порошкообразных сухих материалов в пищевой, химической и других отраслях промышленности.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.