Сушилка для волокнистых материалов Советский патент 1992 года по МПК F26B17/10 

Изобретение относится к сушке и может быть использовано при сушке зернисто-волокнистых материалов (ЭВМ), в частности семян хлопчатника.

Известна сушилка для зернисто-волокнистых материалов, которая представляет собой цилиндрическую камеру со шнеком внутри, где материал перемешивается шнеком, а теплоноситель подается через перфо- рированное днище камеры. Сушилка содержит горизонтальную цилиндрическую камеру, перфорированное днище, шнек с перфорированными лопастями с уменьшающимся шагом витков в направлении перемещения высушиваемого материала и внутреннюю рубашку, размещенную на З О - 35% площади параметра, где также имеются загрузочное и разгрузочное устройства и газоотводящие патрубки. Внутренняя рубашка подключена к источнику горячего

воздуха, а наружная к источнику теплоносителя (пар).

Сушилка работает следующим образом: влажные хлопковые семена при помощи загрузочного устройства попадают в камеру, где шнеком перемещаются в направлении разгрузочного устройства. Поступающий в наружную рубашку пар нагревает подаваемый в рубашку воздух. Горячий воздух проходит через перфорированное днище и высушивает хлопковые семена. Влажный воздух удаляется из камеры через воздухо- отводящие патрубки. Уменьшающийся шаг витков шнека позволяет повысить заполнение камеры семенами, а перфорация на лопастях шнека - интенсивность тепло- и массообмена.

Недостатками указанной сушилки явля- ютея большие энергозатраты, неоднородность слоя высушиваемого материала, так

-4 СО О

сл ч

как в шнековом аппарате при сушке хлопковых семян низок коэффициент заполнения аппарата и из-за сцепления между волокнами образуются конгломераты на лицевой (рабочей) стороне шнека и свободный участок за шнеком, и происходит проскок теплоносителя, т.е. имеет место отрицательное влияние неоднородности слоя на интенсивность межфазного взаимодействия.

Известна сушилка для сыпучих материалов, которая представляет собой герметичную камеру тороидальной формы, имеющую загрузочное устройство, обеспечивающее загрузку и дозировку материала, разгрузочное устройство в виде мигающего клапана, открывающегося под воздействием определенного веса находящегося в нем сыпучего материала, а также отсасывающего патрубка. На корпуса тора имеется несколько секций проводников для создания внутри камеры высокочастотного электромагнитного поля. Внутри камеры имеется система связанных между собой секций. Секции выполнены в виде перфорированных перегородок и закреплены на кольце, проходящем по внутренней стороне тора и имеющем шестеренчатую связь с электро- приводом.

Для обеспечения свободного передвижения секций внутри тора несущие кольца секций опираются на роликовые опоры. Сушилка работает следующим образом: влажный материал подается через узел загрузки в секции внутри тора. Перемещаясь вместе с секциями влажный материал попадает в высокочастотное поле, создаваемое токами высокой частоты, проходящими по проводникам, расположенным на корпусе тора. Выделяемая из материала влага удаляется через перфорированные стенки секций с помощью вакуумного насоса, отсасывающего воздух из внутренней полости торз и промежутков между секциями. Высушенный в результате нормируемого периодического воздействия высокочастотным полем материал в дальнейшем передвигается в зону разгрузочного устройства и через мигающий клапан под воздействием собственного веса удаляется из камеры.

Недостатками данной сушилки являются громоздкость, наличие механически трущихся узлов, значительные энергетические затраты, как на перемещение, так и на нагрев материала токами высокой частоты, а также низкая производительность вследствие медленного удаления влаги из плохо перемещаемой массы материала.

Наиболее близкой к предлагаемой является сушилка для волокнистых материалов, содержащая камеры прямоугольного сечения для кипящего слоя, разделенная на сушильные и охлаждающую секции с помощью съемных перегородок, каждая секция имеет индивидуальный подвод теплоносителя. В нижней части камеры расположена газораспределительная решетка, а над ней установлен вращающийся горизонтальный вал с радиальными колками. Вал выполнен полым и снабжен форсунками для

0 увлажнения материала пароводяной смесью в зоне сушки.

При необходимости сушилка может работать без включения форсунок и иметь любое необходимое количество секций.

5 Горизонтальный вал с радиальными колками предназначен для разрушения застойных зон и каналов в слое зернисто-волокнистого материала.

Недостатками данной сушилки являют0 ся громоздкость, многосекционная конструкция, наличие разрыхлителя, т.е. горизонтального вала с колками, что является причиной неравномерного течения теплоносителя в слое и увеличивает

5 гидравлическое сопротивление слоя ЭВМ, а также препятствует эффективному контакту теплоносителя с материалом.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса сушки путем интенсифи0 кации теплообмена при одновременном снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, газораспределительный узел имеет установленную в -камере под основной

5 дополнительную газораспределительную решетку, размещенное между последним сопло для подачи гидродинамической активной струи теплоносителя и расположен- ную над соплом и дополнительной

0 решеткой насадку, причем насадка имеет форму ромболоида, выполненного так, что соотношение высоты его к диаметру равно 1.

Применение газораспределительного

5 устройства с оптимальным живым сечением перфорированной решки в сочетании с гидродинамически активной струей и насадкой в виде ромболоида приводит к увеличению объема неподвижного слоя зарнисто-волок0 нистого материала 1,8 - 2 раза, повышению интенсивности межфазного взаимодействия, резкому уменьшению каналообразова- ния в слое зернисто-волокнистого материала, уменьшению гидравлического

5 сопротивления слоя и равномерному высушиванию семян при меньшем расходе теплоносителя.

Существует ряд исследований по сушке семян хлопчатника в псевдоожиженном слое, которая характеризуется интенсивным тепло- и массообменом. Но использование принципа псевдоожижения нецелесообразно применять при сушке зернисто-волокнистых материалов, таких как масличные семена хлопчатника. Неэф- фективность псевдоожижения зернисто- волокнистого материала объясняется увеличением .скорости начала псевдоожижения с возрастанием опушенности от 1,2 м/с для Оп 0% до 2,2 м/с при Оп 12.6%.

Как известно, псевдоожижение (устойчивое) осуществляется при числе псевдоожижения , то соответственно и расход воздуха повышается с ростом опушенности.

При сушке в неподвижном слое, т.е. при конвективной сушке, большие энергетические затраты и протекающие в этих условиях процессы малоэффективны. Фильтрационные процессы требуют огромных расходов теплоносителя для сушки влажных зернистых материалов до конечной влажности.

По сравнению с методом сушки в аппа- рате кипящего слоя, где равномерность слоя обеспечивается вращающимся горизонтальным валом с радиальными колками при скорости теплоносителя W WKp, предлагаемое устройство позволяет интен- сифицировать процесс тепломассообмена и улучшить гидродинамическую обстановку в аппарате при W WKp.

На фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство; нафиг.2-узел I на фиг. 1.

Устройство для сушки семян хлопчатника (фиг.1) состоит из конусно-цилиндр че- ской рабочей камеры 1 конусностью 17 и диаметром основания 150 мм, газораспределительной камеры 2, верхней 3 и нижней 4 газораспределительных решеток, сопла 5, насадки, выполненной в виде ромболоида 6, патрубка 7 для отбора проб и загрузочного патрубка 8.

Горячий воздух в рабочую камеру 1 по- дается через газораспределительную камеру 2, где установлены перфорированные решетки 3 и 4, расположенные друг над другом на расстоянии 100 мм. Верхняя газораспределительная решетка 3 имеет жи- вое сечение 4% и диаметр отверстий 3 мм, а нижняя решетка 4 имеет живое сечение 16% и диаметр отверстий 10 мм.

Дополнительно в слой зернисто-волок- нистого материала через сопло 5, установ- ленное в центре газораспределительного устройства, подают струю теплоносителя. Для равномерного распределения активной струи над соплом на расстоянии 5 мм на 3 стержнях, укрепленных под углом 120° друг

относительно друга, установлен ромболоид 6. Аппарат содержит также загрузочный патрубок 8 и патрубок 7 для отбора проб.

Теплоноситель поступает в сушильную камеру через газораспределительную камеру, где для выравнивания профиля скорости по сечению аппарата и равномерного ввода теплоносителя в слой зернисто-волокнисто- го материала, на расстоянии 100 мм друг от4 друга установлены две перфорированные решетки. Дополнительно в слой через сопло 5 подается гидродинамически активная струя теплоносителя, которая рассекается ромболоидом 6 и равномерно распределяется по сечению аппарата.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Влажные семена хлопчатника через загрузочный патрубок поступают в нижнюю часть сушильной камеры и сушатся горячим воздухом, подаваемым через газораспределительные решетки 3 и 4. Для рассекания струи над соплом, диаметр которого изменялся от 12 до 20 мм на расстоянии 5-10 мм установлен ромболоид 10, размеры которого варьировалась в диапазоне Н /D 0,5 - -1,7. При условии Н D в слое над ромболоидом образуется застойная зона вследствие неравномерного распределения потока теплоносителя. Если , основная часть потока происходит через центральную часть аппарата, не захватывая частицы в периферии, что приводит к образованию каналов при условии On 2%, т.е. для хлопковых семян получим оптимальные гидродинамические режимы H/D 50/50 мм.

Таким образом, при использовании изобретения повышается равномерность сушки, предотвращается образование застойных зон в слое зернисто-волокнисто- го материала, повышается эксплуатационная надежность установки.

Пример1.На газораспределительное устройство укладывают слой хлопчатника сорта 108Ф, волокнистостью 12,6% и начальной влажностью 18%. Удельная нагрузка составляет 65 кг/м , и через распределительную решетку слой материала продувают горячим воздухом с температурой 105°С. скоростью VV 2,0 м/с, при этом число псевдоожижения составляет К 0,9. Степень расширения неподвижного слоя V/V0 1,6 при порозности Ј 0,77. Время сушки 7 мин, конечная влажность семян хлопчатника U 10%.

П р и м е р 2. Условия проведения сушки аналогичны условиям примера 1. Скорость общего потока 1 м/с. Дополнительно в слой через сопло диаметром 16 мм вводится высокотемпературная струя, фиктивная скорость которой составляет W 1 м/с. Размеры ромболоида, установленного над соплом, составляли H/D 1 (H/D 50/50 мм) при ,8, Конечная влажность, U - 9,5%, время сушки 4,8 мин.

П р и м е р 3, Условия проведения аналогичны условиям примера 2. Диаметр сопла 12 мм, степень расширения V/V0 e 1,40. Время сушки 5,6 мин, конечная влажность U 9,8%.

П р и м е р 4. Условия проведения сушки аналогичны условиям примера 2, размеры ромболоида составляли H/D - 50/30 мм, степень расширения V/V0 1,4, время сушки б мин, конечная влажность U 10%.

П р и м е р 5. Условия проведения сушки аналогичны условиям примера 2. Размеры ромболоида составляли Н/О 50/100 мм, степень расширения слоя V/V0 1,3, время сушки 6,2 мин, конечная влажность U 10,2%.

Формула изобретения

1. Сушилка для волокнистых материалов, преимущественно семян хлопчатника,

включающая камеру кипящего слоя с патрубками отвода теплоносителя, размещенный в камере газораспределительный узел, имеющий газораспределительную решетку,

и патрубок подвода теплоносителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сушки путем интенсификации теплообмена при одновременном снижении энергозатрат, она снабжена установленной

под основной дополнительной газораспределительной решеткой, соплом для подачи гидродинамически активной струи теплоносителя, укрепленным между основной и дополнительной газораспределительной

-решетками, и размещенной над соплом и до- полнительно.й решеткой насадкой для равномерного распределения гидродинамической струи теплоносителя по поперечному сечению камеры.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что насадка выполнена по форме ромболоида так, что отношение высоты его к диаметру равно 1.

Изобретение относится к технике сушки и может быть использовано преимущественно в масложировой промышленности для сушки опушенных семян хлопчатника, а также других зернисто-волокнистых материалов. Цель изобретения - повышение качества сушки путем интенсификации теплообмена при одновременном снижении энергозатрат. Для улучшения в гидродинамической обстановке в слое зернисто-волокнистого материала теплоноситель подают через газораспределительное устройство и дополнительно в слой через сопло, установленное в центре аппарата, вводят гидродинамическиактивную струю, которая способствует гомогенному расширению слоя, интенсификации межфазного взаимодействия и тепломассообмена в слое зернисто-волокнистого слоя.1 з.п.ф-лы, 2 ил. V ё

Ґиг.4

Фиг. 2