Установка для термообработки комкующихся материалов Советский патент 1992 года по МПК F26B17/00 C11B1/10 

Изобретение относится к технике псевдоожижения и может быть использовано в маслодобывающей промышленности при сушке зернисто-волокнистого материала, в частности семян хлопчатника.

Известна сушилка с псевдоожиженным слоем, содержащая сушильную камеру с патрубками ввода и вывода теплоносителя и высушиваемого материала, газораспределительную решетку и размещенные над ней

вертикальные перегородки, причем перегородки выполнены в виде коробов подачи дополнительного теплоносителя с соплами в стенках, наклоненными в сторону движения высушиваемого материала. Патрубок ввода материала расположен между средними перегородками на торцовой стенке сушильной камеры, а патрубки вывода - между крайними перегородками и боковыми стенками на ее противоположной торцовой стенке.

О

со со

При работе сушилки теплоноситель подается в нее через патрубки ввода. Через загрузочный патрубок подается высушиваемый материал, который далее движется между центральными коробами в сторону выгрузки за счет подачи дополнительного теплоносителя через наклонные отверстия в центральных коробах. Сушка осуществляется во время движения материала в сушилке, Дойдя до торцовой стенки корпуса, материал разворачивается на 180°, разделяется на два потока и движется в обратном направлении между перегородками, выполненными в виде центральных коробов, за счет подачи дополнительного теплоносителя через сопла, наклоненные в сторону движения высушиваемого материала. Далее материал транспортируется к разгрузочным патрубкам.

Недостатками данного устройства являются большие расходы теплоносителя, значительная металлоемкость и громоздкость конструкции.

. . Известна также установка для термообработки дисперсных материалов в псевдо- ожиженном слое, содержащая прямоугольную сушильную камеру с сужающейся нижней частью, снабженной газорас- пределительной решеткой, коллекторы подвода и отвода теплоносителя и параллельно расположенные вертикальные пластины. Установка дополнительно содержит поворотные сопла, размещенные над решеткой на боковых сторонах нижней части камеры, а вертикальные пластины шарнир- но установлены под решеткой.

При работе установки обрабатываемый материал поступает в аппарат по загрузочному, пат-рубку и образует на газораспределительной решетке взвешенный слой материала. Готовый продукт выводится через разгрузочный патрубок в бункер. Тепло- носитель подают по патрубку подвода теплоносителя в газораспределительную камеру, где он проходит через взвешенный слой, и далее теплоноситель попадает в сушильную камеру через патрубок отвода теп- лоносителя. Вертикальные пластины обеспечивают равномерное распределение теплоносителя по всей площади газораспределительной решетки. В случае образования струйного течения теплоносителя через слой в любом месте решетки между двумя пластинами, находящимися под этой областью, увеличивается скорость движения газа и падает давление, что приводит к повороту пластин навстречу друг к другу. В результате этого уменьшается проходное сечение между решетками, а расход газа падает. Это приводит к исчезновению струйного течения в данной области, а камера в слое заполняется материалом.

Однако указанная сушилка имеет малую производительность из-за недостаточной поверхности активного контакта обрабатываемого материала с теплоносителем,

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для термообработки комкую0 щихся материалов, содержащая цилиндрическую камеру с коническим основанием, имеющим газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, и патрубок ввода вто5 ричного теплоносителя, подключенный к камере посредством сопл. Патрубок ввода вторичного теплоносителя выполнен кольцевым и расположен вокруг конического ос- нования, при этом сопла снабжены

0 шарнирным устройством и установлены хордально.

При работе установки обрабатываемый материал-диацетатцеллюлоза-через шне- ковый питатель поступает в камеру. Первич5 ный теплоноситель подается в камеру по патрубку,образуя ядро фонтана и увлекая за собой вверх обрабатываемый материал. Частицы сепарируются в цилиндрической части камеры, а затем опускаются в

0 периферийную зону конического основания, где попадают в зону действия сопл, установленных хордально по отношению к основанию. Вторичный теплоноситель, поступающий в камеру через сопла, активизи5 рует в ней гидродинамическую обстановку. Регулирование времени пребывания материала в установке достигается изменением хордальности сопл в вертикальной плоскости.

0 Однако известная установка характеризуется сложностью изготовления и громоздкостью аппарата, большим расходом теплоносителя и недостаточной устойчивостью гидродинамической обстановки в ап5 паратё.

Цель изобретения - повышение качества и интенсификации теплообмена путем обеспечения устойчивой оптимальной гидродинамической ситуации в камере при

0 одновременном упрощении конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для термообработки комкую- щихся материалов, преимущественно зер- нисто-волокнистого материала, в частности

5 семян хлопчатника, содержащей цилиндрическую камеру и газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, газораспределительная решетка размещена в нижней части цилиндрической камеры, патрубок ввода

вторичного теплоносителя образован стенкой цилиндрической камеры и установленной на газораспределительной решетке с зазором относительно стенки камеры обечайкой и кольцевой пластиной, закреплен- ной по периметру верхнего участка обечайки и на цилиндрической камере, при этом каждое сопло выполнено в виде щелевидных вырезов, расположенных под углом 120° друг относительно друга, и имеет на- правляющий пластинчатый элемент шириной 0,01 м, причем высота пластинчатых элементов равна высоте щели и угол а между направляющими пластинчатыми элементами и касательной, проведенной к корпусу аппарата в месте расположения щели, составляет 40-80°.

гПри этом отношение высоты щелевидно- го выреза к диаметру аппарата ,3- 1,1, ширина щели 0,001-0,008 м.

При значении угла расположения щелевидных вырезов 120° обеспечивается равномерное псевдоожижение материала. При угле а 40° материал активизируется лишь в пристеночной части аппарата, а при СО 80° возникают застойные зоны в пристеночной части аппарата и струи не могут разрушить неподвижность слоя, так как силы сцепления между частицами больше подъемной силы, создаваемой струями.:

Применение для ввода вторичного теплоносителя наружной обечайки в сочетании сощелевидными вырезами в стенке камеры аппарата с направляющими пластинчатыми элементами в предлагаемом устройстве вместо кольцевого патрубка с цилиндрическими соплами, снабженными шарнирным устройством, позволяет значительно упростить конструкцию и облегчить ее изготовление, т.е. повышается технологичность устройства.,

В известной установке струи через сопла подаются в предварительно псевдоожи- женный слой (число псевдоожижения ,8-2,0) для интенсификации перемеши- вания слоя зернистых материалов. Соответственно увеличивается расход теплоносителя (значение ,5-3,5) при умеренной интенсификации перемешивания слоя. Кроме того, введение струи через цилиндрические сопла дает эффект для сыпучих материалов, а для зернисто-волокни- стых материалов такая конструкция менее эффективна. так как силы сцепления между частицами очень велики и ввод струи в слой через цилиндрические сопла вызывает ка- налообразование.

В известном устройстве вторичный теплоноситель с точки зрения гидродинамики

выполняет лишь гомогенизирующую функцию, предотвращая образование застойных зон, а в предлагаемом устройстве он способствует в основном, псевдоожижению ма- териала. Это обеспечивается расположением щелевидных вырезов у основания аппарата. Ввод струй через щеле- видные вырезы (сопла) в нижнюю часть аппарата значительно активизирует гидродинамическую обстановку в аппарате, позволяет псевдоожижать слой зернисто-волокнистого материала при числах псевдоожижения, меньших или равных 1.

Оптимальное отношение высоты щеле- видного выреза к диаметру аппарата ,3-1,1. При ,3струя воздуха нев состоянии эффективно перемешивать слой материала.

Выбор ширины щели в диапазоне 0,001-0,008 м обусловлен тем, что при меньшей ширине струя не оказывает ощутимого воздействия на слой, а при большей при прочих равных условиях падает скорость теплоносителя, подаваемого через щели, а следовательно, сокращается эффективность воздействия струй, при загрузке аппарата возрастает опасность провала семян хлопчатника в щели.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

Установка для термообработки состоит из корпуса, выполненного в виде цилиндрической камеры 1, газораспределительной решетки 2, патрубка 3 ввода вторичного теплоносителя, образованного обечайкой 4, кольцевой пластиной 5 и стенкой камеры 6, щелевидных вырезов - сопел 7, направляющих пластинчатых элементов 8 и патрубка 9 ввода первичного теплоносителя.

Установка работает следующим образом.

Высушиваемый материал укладывают на газораспределительную решетку 2. Снизу подают основной поток первичного теплоносителя, а вторичный теплоноситель поступает через патрубок 3 в зазор между обечайкой и стенкой камеры, откуда нагне- тается в слой материала через щеле.видные вырезы 7 с направляющими пластинчатыми элементами 8, которые предварительно устанавливают на необходимый угол.

Опыты проводили на экспериментальной установке с корпусом, выполненным из оргстекла для обеспечения возможности визуального наблюдения за структурой слоя.

Пример 1. На газораспределительную решетку аппарата укладывают слой семян хлопчатника опушенностью 6% с начальной

высотой слоя 0,1 м, высота щели 0,1 м, что соответствует ,7, ширина щели 0,003 м. Угол # 38°. Через газораспределительную решетку подают основной поток теплоносителя, а через щелевидные вырезы - дополнительный. Количество щелевидных вырезов , расход теплоносителя 186 м3/ч. Живое сечение решетки составляет 6,52%. Отмечается псевдоожижение преимущественно в пристеночной части аппарата. Порозность слоя меняется от Ј 0,4 в начальном состоянии до е 0,64 при активном псевдоожижении. Параметр Н НСлоя/Нослоя достигает значения 1,7.

П р и м е р 2. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1; Угол оН15°. Наблюдается равномерное псевдоожижение. Порозность достигает значения ,7, параметр ,35 при активном псевдоожижении.

ПримерЗ. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а 52°. Наблюдается активизация псевдоожижения в основном в центральной частя аппарата, в пристеночной части аппарата наблюдаются застойные зоны, ,66, ,0.

П р и м е р 4. Условия проведения опыта аналогичны условия примера 1. У гол а 45°. Ширина щели 0,0008 м. Струя воздуха не в состоянии способствовать активному пеев- доожижению из-за малой ширины щелевид- ного выреза, ,6, ,63.

П р и м е р 5. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а 45°. Ширина щеяевидного выреза 0,01 м. Скорость струи падает, в результате затрудняется интенсивное перемешивание слоя, ,63, ,68.

П р и м е р 6. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а 45°. Ширина щели 0,004 м. Наблюдается активное псевдоожижение, равномерная гидродинамическая обстановка, е 0,71; ,37.

П р им е р 7. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а 45°. Параметр Н/ОЮ.2. Из-за малой высоты щелевидного выреза слой семян хлопчатника сжижается неравномерно, ,59, FM.6.

П р и м е р 8-. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол а 45°. ,2. Вследствие того, что высота щелевидного выреза больше высоты слоя, поток воздуха, подаваемый через щели, проскакивает в основном над слоем и не способствует активизации псевдоожижения, .52, ,5.

П р и м е р 9. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол . Количество щелей . При любом расположении щелевидного выреза не до- етигается равномерное псевдоожижение, fH),57, ,6.

ПримерЮ. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Угол . Количество щелевидных вырезов . В этом случае при прочих равных условиях падает скорость струи, что снижает эф- фективность ее воздействия на слой материала, ,6, ,62.

Формула и зоб ре-тения .

1.Установка для термообработки комку- ющихся материалов, преимущественно зер- нисто-волокнистых,включающая цилиндрическую камеру с расположенной в

ней газораспределительной решеткой с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, патрубок ввода вторичного теплоносителя, имеющий кольцевую форму и подключенный в камере посредством

сопл, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества и интенсификации процесса теплообмена путем обеспечения устойчивости оптимальной гидродинамической ситуации в камере при одновременном

упрощении конструкции, газораспределительная решетка размещена в нижней части цилиндрической камеры, патрубок ввода вторичного теплоносителя образован стенкой цилиндрической камеры и установленной на газораспределительной решетке с зазором относительно стенки камеры обечайки и кольцевой пластиной,закрепленной по периметру верхнего участка обечайки и на цилиндрической камере, при этом каждое сопло образовано щелевидным вырезом, выполненным в стенке цилиндрической камеры, и закрепленным в последней наклонно перед каждым щелевидным вырезом направляющим пластинчатым элементом.

2.Установка по п. 1, о т ли ч а ю щ а я с я тем, что щелевидные вырезы размещены под углом 120° относительно друг друга и выполнены такими, что отношение высоты

каждого из них к диаметру цилиндрической камеры составляет 0,3-1,1, а ширина щели 0,01-0.008 м.

3.Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что каждый наклонный направляющий

пластинчатый элемент расположен так, что угол наклона его к касательной, проведенной к цилиндрической камере в точке размещения щелевидного выреза, составляет 40-80°.

А

Изобретение относится к технике сушки и может быть использовано преимущественно в масложировой промышленности для термообработки - сушки - опушенных семян хлопчатника, а также других зерни- сто-волокнистых материалов. Цель изобретения - повышение качества и интенсификации теплообмена путем o6ecj печения устойчивой оптимальной гидродинамической ситуации в камере при одновременном упрощении конструкции. Аппарат содержит цилиндрическую камеру, газораспределительную решетку с патрубком ввода под нее первичного теплоносителя, патрубок ввода дополнительного теплоносителя, подключенный к камере посредством сопл. Дополнительно предлагаемый аппарат имеет наружную рубашку для ввода дополнительного теплоносителя и сопла, выполненные в виде щелевидных отверстий, расположенных под углом 120° друг относительно друга, и имеющие направляющие пластинчатые элементы, высота пластинчатого элемента равна высоте щелевидного выреза и угол между направляющими пластинчатыми элементами и касательной, проведенной к корпусу аппарата в месте расположения щелевидного выреза, составляет 40-50° при отношении высоты щелевидного выреза к диаметру Н .3-1,1 и ширине щели 0,001-0,008 м. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

2

/ И t f f f f

Фаг,.-I

U2, 2.

Фаа.З