RU198582U1 - Сушилка пульсирующего слоя - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к аппаратам псевдоожиженного /"кипящего"/ слоя, предназначенным для проведения химических реакций, сушки и других массообменных процессов между твердыми частицами и газовой средой, и может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности. В сушилке пульсирующего слоя, включающей газораспределительную решетку, устройства для подвода высушиваемого материала и выгрузки готового продукта, корпус установлен на виброопоры, выполненные в виде конических пружин переменной жесткости с постоянным шагом, причем сушильный агент подается с помощью пульсатора, частота колебаний которого определяется из выражения, указанного в формуле полезной модели, а максимальная жесткость пружины определяется из пропорции, указанной в формуле полезной модели. Техническим результатом является увеличение производительности. 1 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам псевдоожиженного /"кипящего"/ слоя, предназначенных для проведения химических реакций, сушки и других массообменных процессов между твердыми частицами и газовой средой, и может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Известна конструкция вибросушилки с кипящим слоем «Эвер-Висс» (ФРГ), состоящая из вибропривода, распределительного короба и вибрирующей сушильной камеры (Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. – М.: Химия, 1970, с. 215).

К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относится постоянная скорость сушильного агента внутри сушильной камеры, что снижает интенсивность тепло- и массопередачи от горячего сушильного агента к частицам высушиваемого материала, а значит производительность.

Известна конструкция однокамерной многозонной сушилки с направленным движением материала вдоль коридора и с теплообменным устройством в слое. Она состоит из газораспределительной решетки, разделенной по три зоны с индивидуальным подводом газа при разных температурах. В первой и второй зонах над решеткой расположены вибрирующие теплообменные поверхности, состоящие из элементов с оребренными трубами. Устройство укреплено на подвесках, что позволяет создавать горизонтальные колебания вдоль сушилки (Машины и аппараты химических производств и нефтепереработки: учебник для вузов/ А.С. Тимонин, Г.В. Боженко, В.Я. Борщев и др./ под общей редакцией А.С. Тимонина. – Калуга: издательство «Ноосфера», 2017, с. 711-712).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность тепло- и массопередачи от сушильного агента к частицам высушиваемого материала из-за ограниченной скорости движения сушильного агента (воздуха или топочных газов). Это требует увеличение времени пребывания частиц в сушилке и соответственно приводит к снижению производительности.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является установка для сушки сыпучих материалов, паст и суспензий, включающая газораспределительную решетку с газоподводящим патрубком, отводящий патрубок, загрузочное и разгрузочное устройства, корпус, установленный на виброопорах в который сушильный агент подается через пульсатор (п. м. №2215252, F 26 B 17/10 2003 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность тепло- и массопередачи от сушильного агента к частицам высушиваемого материала из-за использования пружин высокой жесткости. Это снижает основное время работы, а значит производительность.

Техническим результатом предлагаемой конструкции сушилки является увеличение производительности.

Поставленный технический результат достигается тем, что сушилка пульсирующего слоя, включающая газораспределительную решетку, устройства для подвода сыпучего тела и выгрузки готового продукта, корпус, установленный на виброопоры, выполненные в виде конических пружин переменной жесткости с постоянным шагом, причем сушильный агент подается с помощью пульсатора, частота колебаний которого определяется выражением:

$$\nu =\raisebox{1ex}{$\sqrt{\frac{k\cdot n}{M}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2\pi $}\right.$$

, (1)

где

- частота колебаний пульсатора, Гц;

k – минимальная жесткость конической пружины, Н/м;

M – воздействующая на конические пружины масса корпуса, кг;

n – число конических пружин,

при этом максимальная и минимальная жесткость конической пружины определяется пропорцией:

$$\frac{K}{k}=\frac{m+M}{M}$$

, (2)

где К и k – соответственно максимальная и минимальная жесткость конической пружины, Н/м;

М и m – соответственно масса корпуса без высушиваемого материала и масса высушиваемого материала, кг.

Выполнение подачи сушильного агента с помощью пульсатора, частота колебаний которого определяется выражением (1), позволяет повысить амплитуду резонансных колебаний, что в итоге приведет к увеличению производительности.

Максимальная жесткость конической пружины определяется пропорцией (2). Тогда собственная частота колебаний пустого корпуса сушилки, как физического маятника, определяется согласно выражения (1), и с высушиваемым материалом:

. (3)

При выполнении пропорции (2):

,

и при любой массе высушиваемого материала в сушилке его собственная частота колебаний как пружинного маятника равна частоте колебаний пустой сушилки и вынужденной частоте колебаний пульсатора, что приводит к колебаниям всей сушилки в резонансном режиме, что интенсифицирует тепло- и массопередачу между высушиваемым материалом и сушильным агентом, а следовательно производитедьность.

На чертеже представлен общий вид предлагаемой конструкции сушилки в разрезе.

Сушилка состоит из корпуса 10, установленного на четырех виброопорах 5, состоящих из конических пружин 8 переменной жесткости. Дисперсный материал, подлежащий обработке, подается питателем 6, а готовый продукт выводится из корпуса 10 сушилки через патрубок 7. Сушильный агент через пульсатор 4, газоподводящий патрубок 3 подается в дутьвую камеру 2, проходит через газораспределительную решетку 1 и покидает сушилку через отводящий патрубок 9.

Сушилка работает следующим образом.

Газовый сушильный агент поступает, с заданной частотой пульсатора 4, через газоподводящий патрубок 3 в дутьевую камеру 2, далее через газораспределительную решетку 1 попадает в корпус 10.

Дисперсный материал, подлежащий обработке, подается питателем 6 в корпус 10, где происходит массоперенос влаги от поверхности высушиваемых частиц к газовому сушильному агенту.

Корпус сушилки 10, установленный на виброопорах 5 с коническими пружинами 8 переменной жесткости, совершает резонансные вертикальные колебания, что интенсифицирует тепло- и массообмен между высушиваемым материалом и сушильным агентом.

Готовый продукт выводится из корпуса 10 через патрубок 7, а отработанный сушильный агент выводится через отводящий патрубок 9.

При этом при воздействии промежуточных значений масс высушиваемого материала в сушилке так же происходят резонансные колебания с высокой амплитудой. Следовательно, при любой массе материала в сушилке обеспечиваются резонансные колебания с большой амплитудой, что позволяет интенсифицировать процесс тепло- и массообмена между высушиваемым материалом и сушульным агентом и увеличивает производительность сушилки.

Пример. Масса корпуса 10 M=200 кг, масса высушиваемого материала m=50 кг. Общая наибольшая масса сушилки с высушиваемым материалом:

М+m =250 кг,

число конических пружин 8, на которых установлена сушилка, равно n=4.

Минимальное значение жесткости каждой из 4 пружин 8 принимаем $$k=4\cdot {10}^6$$

Н/м. Тогда максимальное значение жесткости каждой из 4 пружин 8, согласно пропорции (2), определяется в виде:

$$K=k\cdot \frac{m+M}{m}=4\cdot {10}^6\cdot \frac{250}{200}=5\cdot {10}^6\raisebox{1ex}{$H$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$м$}\right.$$

.

В этом случае необходимая частота вынужденных колебаний пульсатора 4 должна быть, согласно выражения (1):

$$\nu =\raisebox{1ex}{$\sqrt{\frac{4\cdot {10}^6\cdot 4}{200}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2\pi $}\right.=45Гц$$

,

то есть пульсатор 4 на пружинах 8 с переменной жесткостью от

$$k=4\cdot {10}^6\raisebox{1ex}{$H$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$м$}\right.$$

до $$K=5\cdot {10}^6\raisebox{1ex}{$H$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$м$}\right.$$

должен совершать колебания с частотой $$\nu =45Гц$$

.

Таким образом, предлагаемая конструкция сушилки, в которой вынужденные колебания, создаваемые пульсатором 4, создают резонансный режим колебаний корпуса 10 сушилки, установленного на виброопорах 5 с коническими пружинами 8 переменной жесткости, повышает тепло- и массообмен между высушиваемым материалом и сушильным агентом, что в свою очередь повышает производительность.

Claims (10)

1. Сушилка пульсирующего слоя, включающая корпус, установленный на виброопорах, в который сушильный агент подается через пульсатор, газораспределительную решетку с газоподводящим патрубком, отводящий патрубок, загрузочное и разгрузочное устройства, отличающаяся тем, что виброопоры выполнены в виде конических пружин переменной жесткости с постоянным шагом, причем сушильный агент подается с помощью пульсатора, частота колебаний которого определяется выражением:
2. $$\nu =\raisebox{1ex}{$\sqrt{\frac{k\cdot n}{M}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2\pi $}\right.$$

   

   ,
3. где

   

   - частота колебаний пульсатора, Гц;
4. k – минимальная жесткость конической пружины, Н/м;
5. М – масса корпуса, кг;
6. n – число конических пружин,
7. максимальная и минимальная жесткость конической пружины определяется следующим соотношением:
8. $$\frac{K}{k}=\frac{m+M}{М}$$

   

   ,
9. где К и k – соответственно максимальная и минимальная жесткость конической пружины, Н/м;
10. М и m – соответственно масса корпуса без высушиваемого материала и масса высушиваемого материала, кг.

Images