Способ сушки жидких материалов Советский патент 1984 года по МПК F26B3/08 F26B5/02 

1 Изобретение относится к сушильной технике, к способам сушки жидких вязких материалов,например водного раствора гуматов аммония (торфяной кра ситель), и может быть использовано для сушки широкого класса материалов, применяемых в химической, торфяной, химико-фармацевтической и других отраслях промьшшенности. Известен способ сушки термочувствительных материалов во взвешенном состоянии, во встречных соударяющихся струях теплоносителя с созданием акустических колебаний, равных по частоте и совпадающих по фазе 11. Недостатками данного способа явл ются сложность создания стоячей волны во встречно направленньк акус тических полях, а также ограниченность 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 псевдоожижен мое сос тояние С2 . Недостатком известного способа сушки лсвдких 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 со бой ухудшение качества материала. Подогрев распьшиваемой жидкости тре бует повьш1енных расходов электроэнергии, усложняет оборудование и эксплуатацию. Кроме того, применение известного способа неэффективно для материалов с. плохой способностью измельчения пленки, когда скорость измельчения значительно меньше, чем скорость тепломассообмена. . Целью изобретения я вляется интен сификация тепломассообмена и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тей, что согласно способу сушки жид ких материалов, обладающих повышенной вязкостью, преимущественно торфяного красителя, путем их напыления на инертную насадку, приводимую 712 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 ёак 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 распьшителем 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 «нертной насадки осуществляется через устройство 15. Установка для сушки жидких вяз- ких материалов работает следзтощим образом. . Инертную насадку, изготовленнзпо 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 распыляют кольцевым распьшителем 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 кПа. 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 180 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 направ3

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, повод тепла с дополнительньм воздействием акустической энергией на пленку материала, расположенного на йоверхности инертной насадки. При распьше жидкого материала сопловым кольцевым распылителем 7 в кипящий слой инертной насадки создаются условия активного перемешивания, в результате чего высушиваемый материал 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 чистотой истирания пленки с поверхности насадки. При воздействии акустического 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 течения, имеющие вихревой характер и обладающие высокой относительной скоростью. Под воздействием этих течений обеспечивается равномерное покрытие частиц инертного материала --т о нким слоем высушиваемого жидкого компонента, кроме того, они, воздействуя на .пограничный слой, интенсифицируют тепломассообмен. Часть акустической энергии поглощается высушиваемым.слоем материала и прерращается в тепло. Акустическо поле разрушает связь между частицами инертного материала и слоем высушиваемого продукта, что способгствует быстрому разрушению пленки и улучшает эффект очистки инертной насадки от высуигаваемого материала. Особенно выгодный этот способ сушки оказывается для высоковязкях материалов, например.сока облепихи, у которых скорость очистки пленки невысока.

280714

Пример. На установке, выполненной по схеме, были проведены эксперименты по сушке гумата аммония (торфяного красителя) с содержанием сухих веществ 5-9%, распыливаемого в кипящий слой инертной насадки, состоящей из сферических частиц пропилена диаметром 2-3 мм.

Проведены две серии эксперимен.- тов. В первой серии опыты проводились без наложения акустического поля, точно в соответствии с извест-; ным способом. Жидкий краситель с содержанием сухих веществ 5% подогревали до 35с в баке 1, а затем

5 насосом 2 подавали в трубу 5, в которую от компрессора 4 нагнетали воздух, нагретый в подогревателе 3 до . Затем газожидкостную пуль- .

пу с температурой 70°С через коль0 „-.С

цевои распылитель 7 вдували в кипящий слой инертной насадки. Количество воздуха, подаваемого на псевдоожижение и сушку, составляло 160 кг/ч. В результате .опытов установлено, что предварительный нагрев жидкости наиболее эффективен при . Наиболее оптимальной температурой воздуха, поступающего на псевдоожижение, оказалась температура 170°С. Производительность установки по испаренной влаге составила 1 кг/ч.

Во второй серии опытов процесс сушки осуществлялся на той же ус5 тановке с тем же материалом, но дополнительно накладьгоали высокоинтенсивное акустическое поле, Б качестве источника колебаний использовали обычный газоструйный стерж0 невой излучатель звука, базовый

вариант которого потребовал максимально 20 кг/ч воздуха. Рабочее давление воздуха 400 кПа, мощность излучения при этом 100 Вт, частота

5 колебаний 18 кГц. Излучатель звука помещали в концентратор акустической энергии и:располагали под удерживающей решеткой. В этой серии опытов экспериментально иеследова-

0 ли влияние следующих режимных параметров.

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

Параметры акустического поля бы- ; ли следующими; интенсивность 145 дБ,

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