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

Изобретение относится к аппаратам для проведения тепломассобменнь1Х процессов, а более конкретно к сушилкам для сьлпучих и комкующихся материалов которые могут найти применение в хими ческой, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленност Известна сушилка для сыпучих и ко мкуквдихся материалов,, содержащая обо греваемый цилиндр с загрузочным и ра грузочным устройствами и размещенный внутри цилиндра гибкий, шнек в виде полого греющего змеевика 1 . Однако в данной сушилке недостаточно эффективен контактный тепломас сообмен. По основному авт. св. № 827917 известна сушилка (2 для сыпучих и комкующихся материалов, содержащая обогреваемый цилиндр и размещенный по его оси гибкий шнек, узлы загрузки и выгрузки материала. Гибкий шнек выполнен в виде полого греющего змеевика с переменным шагом, уменьшающим ся по длине аппарата от загрузочного устройства к разгрузочному, причем величина шага определяется соотношениемS н - Si где n,. - 1-ый шаг шнека; начальный шаг шнека; конечный шаг щнека; общее число шагов; i - порядковый номер шага. Недостатком данной сушилки является относительно малая поверхность теплопередачи и низкая степень перемешивания высушиваемого материала. Цель изобретения - интенсификация процесса сушки. Указанная цель достигается тем, что внутри гибкого шнека установлен дополнительный гибкий шнек, выполненный в виде полого змеевика с направлением витков, противоположным виткам внешнего шнека с таким же как у него скребками и шагом, соответствующим по длине сушилки шагу зтого шнека, причем оба шнека последовательно сообщены по теплоносителю и их скребки установлены под углом к оси трубки змеевика, а периферийная кромка каждой лопатки направлена в сторону вращения шнеков. Установка внутри гибкого шнека дополнительного гибкого шнека позволяет значительно увеличить поверхность теплопередачи, а выполнение дополн тельного шнека с направлением витков противоположньом виткам BfieijjHero ринека, обеспечивает локальную гщркуляцию высушиваемого материала при его движении от. загрузочного устройствгз IK разгрузочному, т.е. увеличив,эе;т степень перемешивания продукта. Вь;полнение шагов дополнительного UJHOка соответствующим по длине сушилки шагу внешнего шнека позволяет стабилизировать, точно выдерживать размеры локальных циркуляционных зон, прс:дотвратить пересушивание материала или преждевременный выход недос пиеного материала из сушилки. Закрепление скребков на поверхности лополр-зительного шнека, выполнение скребков обоих шнеков в виде плоских лопаток и установка их под углом к оси трубки змеевика с направлением периферийной кромки каждой лопатки в c-j-opoH y вращения шнеков позволяет срезать корку налипшего на греюш,ую поверхность неподвижного цилиндра материала и тра;-:спортировать его в верхние, более влажные слои материала, где происходит усреднение материала по плажности. Кроме того, установка лопаток под углом позволяет резко снизить давление материала на плоскость лопаток, т.е. на сам шнек, что позволяет уменьшить толщину трубки змеевика и,, тем самым, уменьшить ее термическое сопротивление при передаче тепла от теплоносителя к влажному материалу. Сообщение полостей шнекок по теплоносителю п.озволяет полнее использовать подводимое тепло и упростить узлы подвода теплоносителя , Все это обесгтечивает интенсификацию непрерывного процесса сушки.

На фиг, 1 изображена предложенная сушилка, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фигч 1; на фиг. 3установка лопатки; на фиг, 4 - схема движения частиц высушиваемого матери ла-по длине сушилки.

Сушилка имеет неподвижнЕ пЭ цилиндр 1 с рубашкой 2, по оси которого разм щен внешний гибкий шнек 3 и дополни-тельный (внутренний) шнек 4 с закрепленными по их периметру скребками 5, узел 6 загрузки и узел 7 выгрузки.

Сушилка работает следующш/, образом.

. Через узел 6 загрузки влажный материал поступает в обогреваемый цилиндр 1, подхватывается гибким шнеком 3 и транспортируется по длине С/шилки к.узлу 7 разгрузки. Дополнительный шнек 4, вследствие выполнения его витков о противоположн111м-вмт кам шнека 3 направлением, перемешает верхние слои материала к загрузочному узлу 6. Так как мехшу шнеками 3 :, 4 нет перегородки, ддва потока материала взаимодействуют ме:кду собой, создавая активный гч-щродинамичес ий

.режда.;, в результате чего достигается более яы1-окая степень переменчив а ния материала и унепичинается время пребывания материала в сушилке. Частица, нахоляшая я Б нижних слоях материала н п ( :::-i паружнопс) диаметра гибкот-о ijinei; -; и молжатая к греющей поверх ;;О;.;-:1- I; И l Л; }i,ri р.- 1 - Ю,ЦХЬа ТЫВ а еТС Я ЗМТ

ком ijj;;eK.4 Л и под,-имается вверх в на:;pai n :i HH е.-о нра;дочия по зинтозой личин, затем отрызаетсн от трекгдей по-

бкого ипгека 3 и перемещается в верхние jjiOH материала.

В аерхних слоях движущегося потока материала частица подхватывается яитком дополнительного шнека 4 и, гак KfiK зитки ЮСледнегО имеют ,rieHi-ie, 11рогивополол(ное направлению витков шнека 3, траясгтсртпруется во в иул .o;u-i и€ слои потока 1атериала в обр::;т; ом ;;аг раБлен ик снова по винтовой линии, Так как частица, транспортируемагг стеком , ::е прнжи-лается к 3 - утрен1;ей поБСрхнс ст;-; цилиндра 1 она соскальзывает транспортирующей г:оверхносги витка .1:нека 4 и/ гзследствие 5ольшк16 диаме ра щг-гека 3,, результирую:ЦШ1 движением частицы является ее движение в направлении узла 7 разгрузкл. На фиг, 4 показана траектория движения частицы материала в предла1-аемой сушилке,

3 результате выполнения шагов шнеков 3 и 4 ппинаковсёми г умекьиающимися по длине су:иилки по одному закону

размер (длина; локально циркуляционных зон также будет уменьшаться по тому же saKOtiy. В противном случае аокальло .иркуляционные зоны стали );-; к ла дьва тьс я , что npHsejri;; бы к ;/ве. .;п;;оменк пребывая-.я з су-шилке одних частиц и к прелшевременному выходу из нее других, недосушенijHx частиц материала, В процессе транг:г:;:п1ТИроБки шнеками 3 и 4 материал цирк ViHt-j ет , тщательно переме- шивается кйк Е радиальном, так и в осевом нд rspaa пениях , причем длина каждой ;iv;;pK ,,i ;uHOHHoft зоны спределяетсл pa- f --y-. .--ге инеков .

Б случде,, если ье.чичина iiiara шнека 4 больа;е величины шага шнека 3, результяругсщее направление движения материала определяет шнек 4 з направлении узла загрузкя, что ггоивсдит к закупориЕсНсию сушилки, iipv; одновременном у7яеньшении теплопередающей поверхности шнека 4. Величина начального и конечного uiaroB шнека 3 выбирается из условия незабиваемости его витков вла :нь& материалом для начального и cyxi-M для конечного шага шнеков. Текущая величина шага обоих шне ков определяется соотношением В случав; если шага шнека 4 меньше велх-гчины шага шнека 3 , витки шнека .забиваются, что вызывает об.растание шнека 4 высушиваемым материалом и исключает noBepxHOCT шнека 4 из теплообмена с влажньм материалом. Контактирующую с греющей поверхяостью неподвижного цилиндра 1 периферийная кромка скребка 5 шнека 3 при его вращении срезает налипший на греющую поверхность цилиндра 1 слой высохшего материала, который наползает на поверхность лопатки и выдавливается в,новь срезаемьЕ 1 слоем (коркой) в пристенную массу материала. Там он снова наползает на лопатку -5 шнека -4 и выдавливается уже в верхние слои влажного материала, где происходит; усреднение его влажности. В случае, -если плоскость скребка 5 перпендикулярна оси трубки змеевика, то удаляемый ею с греквдей поверхност слой материала скапливается перед ло паткой, обтекает ее с боков, вновь п падает на греющую поверхность цилинд ра 1 и создает основное термическо.е сопротив.ление передаче тепла к влахеному материалу. .Интенсивность сушки в этом случае снижается в несколько раз. Кроме, того/ в несколько раз воз растает гидравлическое сопротивление создаваемое материалом, на поверхность лопатки и в конечном итоге на шнек, что приводит к разгибу .гибкого шнека и к его заклиниванию в неподвижном цилиндре. Это.вызьшает необходимость изгото влять. шнек из трубы большего диаметра, что приводит к возрастанию термического сопротивления стенки трубки шнека при передаче тепла от теплоносителя к влажному ма . териалуг к увеличению металлоемкости сушилки В случа, если периферийная кромка скребка 5 направлена ,в сторону, противоположную направлению вращения шнеков 3 и 4, то вместо среза корки высохшего материала происходит прессование материала к греющей поверх- , ности, что практически делает проведение процесса сушки невозможным. Вследствие незначительной вибрации змеевиков шнеков 3 и 4, возникающей из-за их гибкости при срезе скребками 5 материала, налипшего на внутреннюю поверхность цилиндра 1, 3 и 4, а также и их скребки 5 дополнительно . самоочищаются. Попавшие в сушилку |комки материала попадают в область ме1жду шнеком 3, скребками 5 и греюией поверхностью цилиндра 1 и истираются. Высушенный материал удаляется из сушилки через узел 7 разгрузки. Использование изобретения обеспечивает проведение высокоинтенсивного непрерывного процесса сушки вследствие создания активного гидродинамического режима в сушилке и увеличения поверхности теплопередачи без увеличения ее габаритов. Так, например, экспериментальное сравнение работы известной сушилки с работой, предложенной сушилки проводилось на изготовленной из нержавеющей стали Х18Н10Т экспериментальной установке, причем обогреваемый цилинд с рубашкой выполнен из боросиликатного стекла для наблюдения за режимом ггеремещения и транспортирования материала, с BHyTpeHHjiM диаметром обогреваемого цилиндра 60 мм, длиной 1500-мм, с диаметром трубки змеевика 6 мм при начальной величине шага шнеков 20 мм и их наружных диаметрах 35 мм и 50 мм, Эксперимент производился при следгто-, щйх начальных условиях: высушиваемый материал - диоксипиримедин. Удаляемая жидкость - вода. Начальная влажность- 15 % г температура теплоносителя - 100°С; остаточное давление 4f9 кПа; число оборотов шнеков 1 об/с.. Угол наклона лопатки к оси змеевика, определенный в результате эксперимента ль гых исследований, равен 35°.. 1 . , Результаты экспериментального сравнения приведены в таблице.

15

5Д

15 4,8

Как видно из таблицы, применгение дополнительного гибкого шнека, тор0,6

5,0 7,-О 1,0

мозящего продвижение материала, позволяет увеличить число оборотов ротора, т.е. дополнительно повысить степень перемешивания материала. Увеличение вследствие введения дополнительного шнека поверхности- теплопередачи на 27% и образования активного гидродинамического режима позволяет повысить производительность сушилки на 40% при той же ког{ечнои влажности материала. При этом получен однородный по влажности порошкообразный материал без комков, имеет место самоочищение теплопередающих поверхностей и интенсивное перемеиивание. Таким образом, применение предложенной сушилки позволяет осуществить высокоиЕ5тенсивный непрерывный процесс сушки, получать однородный по влажности и дисперсности продукт и расширить диапазон обрабатываемых термолабильных материалов.

Формула изобретения Сушилка для сыпучих и комкующихся материалов по авт. св. № 827917, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цель интенсификации процесса сушки, внутри гибкого шнека установлен дополнительный гибкий шнек в виде полого змеевика с направлением ритков, противоположнЕ м виткам внешнего шнека, с таким же, как у него скребками и шагом, соответствующим по длине сушилки шагу этого шнека, причем оба шнека последовательно сообщены по теплоносителю и их скребки установлены под углом к оси трубки змеевика, а периферийная кромка каждой лопатки направлена в сторону вращения шнеков.

Источники информации-, принятые по внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР -f 827917, кл. F 26 В 17/20, 1979. .Xv x x/xvx/x; x