Сушилка для сыпучих и комкующихся материалов Советский патент 1982 года по МПК F26B11/14 F26B17/20 

(5( СУШИЛКА для СЫПУЧИХ И КОМКУЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообменных процессов и может быть использовано для сушки сыпучих и комкующихся материалов. Известны сушилкидля сыпучих и комкуюш1ихся материалов, содержащие обогреваемый цилиндр с гибким шнеком внутри, снабженным скребками, загрузочное и разгрузочное устройства Данные сушилки не обеспечивают достаточного теплоподвода к высушиваемому материалу, что приводит к увеличению экспозиции сушки. По авт.св. W 827917 известна сушилка для сыпучих и комкукнцихся материалов, содержащая обогреваемый ци линдр с загрузочным и разгрузочным устройствами, размещенный по его оси гибкий шнек, выполненный в виде полого греющего змеевика с равномерно размещенными по ее периметру скре ками. При этом шаг змеевика уменьшается по длине цилиндра от загрузочиого устройства к разгрузочному 2. Недостатком известной сушилки является неэкономичность при использовании ее для осуществления непрерывного процесса сушки в малотоннажных производствах вследствие ее больших габаритов,необходимых для подвода определенного количества тепла за время транспортировки шнеком материала по длине обогреваемого цилиндра. При использовании сушилки для осуществления периодического процесса на торцовых крышках обогреваемого цилиндра происходит подпрессовка материала, что приводит к неоднородности по влажности высушиваемого материала и к заклиниванию шнека. . Цель изобретения интенсификация процесса периодической сушки и повышение экономичности путем многократного использования обогреваемой поверхности цилиндра. 39 Указанная цель достигается тем, что цилиндр расположен под регулируе мым углом к горизонтальной плоскости и в нем, внутри гибкого шнека, перед разгрузочным устройством закреплена поперечная перегородка, диаметр которой равен внутреннему диаметру шнека, причем последний установлен с возможностью реверсивного движения. На фиг . 1 схематически изображена предлагаемая сушилка; на фиг.2 график сравнения экспериментальных кривых сушки горизонтальной и наклон ной сушилок. Сушилка имеет неподвижный цилиндр 1 с греющей рубашкой 2, по оси которого размещен гибкий шнек 3 с закрепленными по его периметру скребками Л. Шнек выполнен в виде греюш.его змеевика с переменным шагом. В нижней части цилиндра 1 расположено разгрузочное устройство 5,а, в верхней - загрузочное устройство 6 . Внутри гибкого шнека 3 перед разгрузочным устройством 5 закреплена перегородка 1. Цилиндр 1 снабжен механизмом 8 регулирования угла наклона. Шнек3 установлен с возможностью реверсивного движения. О Устройство работает следующим образом. Через загрузочное устройство 6 влажный материал поступает в верхнюю Mactb обогреваемого цилиндра 1 , уста новленного с помощью механизма 8 под углом, соответствующим начальной влажности материала, и ссыпается в нижнюю часть цилиндра 1 до перегородки 7, которая препятствует его по паданию в зону разгрузочного устройства 5, где влажный материал слеживается, комкуется и не участвует в пооцессе сушки. При вращении гибкого шнека 3 вместе с перегородкой 7 нижние слои материала, находящиеся в пристенной зоне цилиндра 1, подхватываются и транспортируются шнеком 3 в верхнюю часть цилиндра 1, в то время как верхние слои материала, не контактирующие с гибким шнеком 3 непрерывно осыпаются в нижнюю часть цилиндра 1 При контакте влажного материала с греющей поверхностью цилиндра 1 , гибкого шнека 3 и скребков 4 материал получает тепло и в процессе циркуляции тщательно перемешивается и высушивается. Для осуществления сбалансированной циркуляции материала, зависящей от степени его сыпучести, необходимо учитывать увеличение угла естественного откоса материала с увеличением его влажности (U), т.е.. необходимо изменять угол (Xl наклона цилиндра 1 механизмом 8 в процессе сушки по закону ой. f (U) . В случае, когда угол наклона цилиндра 1 меньше угла естественного откоса влажного материала, последний не ссыпается из верхней части цилиндра 1, скапливается там, что ведет в результате прессующего-действия гибкого шнека 3 к пробкообразованию на верхней торцовой крышке цилиндра 1 и к заклиниванию самого шнека 3При большем угле наклона цилиндра 1 высушиваемый материал ссыпается в нижнюю часть сушилки раньше, чем достигает ее верхней части, что приводит к скоплению всей массы материала в нижней части цилиндра 1, к значительному сокращению использования теплопередающей поверхности, т.е. к снижению интенсивности сушки и к большим неравномерным нагрузкам на нижнюю часть гибкого шнека 3. Неравномерность шага гибкого шнека 3, уменьшающегося от загрузочного устройства 6 и разгрузочному 5, способствует увеличению жесткости нижней части шнека 3, несущей большую нагрузку, чем его верхняя часть. При налипании материала на внутренюю стенку обогреваемого цилиндра 1 скребки срезают его, а при налипании материала на сами скребки А, при очередном повороте шнека 3,они вклиниваются в основную массу материала по принципу плуга, и в результате возникающего трения налипший на них материал срезается. Вследствие незначительной вибрации гибкого шнека 3 змеевика), возникающей из-за его гибкости при срезе скребками k материала, налипшего на внутреннюю поверхность цилиндра 1, змеевик и скребки k дополнительно самоочищаются . По мере уменьшения влажности материала в процессе сушки цилиндр опускается с помощью механизма 8, 5 . уменьшая свой угол наклона по следующему соотношению: , (то,-р)(-7), где Ь - угол естественного отко са материала; максимальный угол наклона цилиндра; k - коэффициент, характеризующий зависимость (и) U - текущая влажность материала Д. При непрерывной циркуляции материал интенсивно перемешивается в объеме всей загруженной партии,чем достигается однородность материала по влажности в течение всего процесса сушки. Комки материала в результате многократного пересыпания и вследствие протирочного действия ка НИХ гибкого шнека 3 и скребков k рас тираются в порошкообразную форму, т.е. достигается однородная дисперсность продукта. По достижении заданной конечной влажности материала включается обратное вращение гибкого шнека. Сухой материал транспортируется шнеком 3 через полость между перегородкой 7 и внутренней поверхностью цилиндра 1 к разгрузоночму устройству 5. Вращение перегородки 7 вместе с гибким шнеком 3, а также хорошая сыпучесть сухого материала исключают пробкообразование у перегородки 7 и обеспечивают равномерную, дозированную и полную выгрузку материала через разгрузочное устройство 5Использование предлагаемой сушилки по сравнению с известными обеспечивает периодический Процесс сушки, получение однородного как по влажности, так и по дисперсности материа ла в результате развитой поверхности теплообмена и интенсивного перемешивания всей загруженной партии матери ала в объеме всего аппарата, а также повышение экономичности процесса сушки (по сравнению с сушилкой непре рывного действия) путем сокращения ее габаритов и многократного использования теплопередающих поверхностей Экспериментальное сравнение работы горизонтальной сушилки, Выполненной с обогреваемым цилиндром и шнеком внутри, с работой предлагаемой сушилки проводится на изготовленной 606 из нержавеющей стали Х18Н10Т экспериментальной установке с внутренним диаметром обогреваемого цилиндра ТОО мм, длиной 500 мм, с диаметром трубки змеевика 6 мм, при величине начального шага 30 мм, уменьшающегося до 9 мм . В качестве механизма регулирования угла наклона используется домкрат. В полупромышленном и промышленном исполнении в качестве указанного механизма может быть использован гидроцилиндр или домкрат с электродвигателем, работа которых может быть запрограммирована и автоматизирована. Угол наклона изменяется в течение времени сушки по зависимости oi f(u) , а влажность определяется по закону изменения влажности U ио-е от времени t для случая удаления однокомпонентной жидкости ( Uo - начальная влажность). Эксперимент проводится при следующих условиях: высушиваемый материал - ирнол; начальная влажность ( UQ) 10,8%; удаляемая жидкость изопропиловый спирт; температура теплоносителя 50°С; остаточное давление 4,9 кПа; число оборотов шнека (п) 0,1 об/с; начальный угол наклона об 7°. Результаты экспериментального сравнения горизонтальной и наклонной сушилок приведены на фиг.2, где кинетическая кривая сушки А соответствует горизонтальной сушилке с реверсивным вращением шнека через интервал времени u.t 60 с, а кинетическая кривая сушки Б соответствует наклонной сушилке. Как видно из графика зависимости влажности-материала (иД) от времени (€,0), при одних и тех же условиях опытов кинетическая кривая сушки Б располагается под кинетической кривой сушки А и имеет больший угол наклона, характеризующий скорость процесса сушки, в результате чего для остижения определенной конечной влажности во втором случае (кривая Б) требуется меньше времени, чем для первого случая (кривая А). При этом установлено, что в предлагаемой сушилке имеет место увеличение скорости сушки, т.е. интенсивности процесса сушки, на 35. получение однородного по влажности по;рошко66разного материала без комков. 7 самоочищение теплогтередающих поверх ностей , интенсивное перемешивание и полная дозированная разгрузка. Применение предлагаемой сушилки позволяет осуществить высокоинтенсивный периодический процесс сушки улучшить качество путем получения однородного по влажности и дисперсности продукта, обеспечить полную и дозированную разгрузку высушенно- го материала и расширить диапазон обрабатываемых термолабильных материалов. Формула изобретения Сушилка для сыпучих и комкующихс материалов по авт.св. W 827917, отличающаяся тем,что, 08 с целью интенсификации процесса периодической сушки и повышения экономичности путем многократного использования обогреваемой поверхности цилиндра, последний расположен под регулируемым углом к горизонтальной плоскости, и в нем, внутри гибкого шнека, перед разгрузочным устройством закреплена поперечная перегородка, диаметр которой равен внутреннему диаметру шнека, причем шнек установлен с возможностью реверсивного движения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Г 252921, кл. F 2б В 17/20, 19б7. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке W 2781669, кл. F 26 В 17/20, 197.