МАШИНОСТРОЕНИЕ

СУШИЛЬНЫЕ ЦИКЛОННЫЕ АППАРАТЫ

Сушильные циклонные аппараты пред­ставляют разновидность конвективных суши­лок с пневмотранспортом высушиваемого ма­териала с вращательным движением газовзвеси подобно потоку запыленного газа в циклоне. Их отличают компактность, низкая металлоем­кость, простота конструкции и надежность в эксплуатации.

Простая по конструкции циклонная су­шилка представляет собой вертикальный ци- линдроконический аппарат с тангенциальным вводом газовзвеси I высушиваемого материала в верхнюю часть корпуса У (рис. 5.2.24). Поток дисперсного материала движется по винтовой траектории вниз и выносится потоком газа че­рез выводную трубу 2 в отдельную систему

Разделения твердой и газовой фаз. Время пре­бывания материала в аппарате достаточно для высушивания продуктов со слабосвязанной влагой. Циклонная сушилка заменяет одно - и двухступенчатую пневматическую трубу - сушилку с суммарной высотой труб до 40 м.

Более длительным удерживанием мате­риала по сравнению с циклонными сушилками и сепарирующей способностью характеризу­ются вихревые сушилки (рис. 5.2.25). Сушилка, показанная на рис. 5.2.25, а, имеет вертикаль­ную цилиндрическую камеру с небольшим от­ношением высоты к диаметру с тангенциаль­ным вводом газовзвеси через патрубок 1 по всей высоте корпуса и выводом ее через отвер­стие в плоском днище. Снизу к отверстию примыкает улитка 6 для раскручивания отхо­дящего потока газовзвеси, а сверху - сменное отбойное кольцо (порожек) 4 для регулирова­ния времени удерживания материала в су­шильной камере. Тангенциально вводимый по­ток газовзвеси закручивается в камере, форми­руя вращающееся кольцо частиц материала высокой концентрации. Вновь вводимый мате­риал вытесняет циркулирующие во внутренних слоях высушенные частицы, которые выносят­ся газом из сушилки. В центробежном поле вращающегося кольца газовзвеси имеет место сепарация частиц высушиваемого материала по размерам, способствующая более длительному нахождению крупных частиц в зоне сушки, что обеспечивает равномерное остаточное влаго­содержание высушенного продукта. Среднее время пребывания материала в зоне сушки дос­тигает 5 мин и более, что существенно расши­ряет возможности применения сушилок ци­клонного типа к высушиванию материалов со связанной влагой.

На рис. 5.2.25, б показана схема вихревой сушилки аналогичной конструкции, но с гори­зонтальной осью вращения газовзвеси мате­риала и с вводом ее в нижнюю часть камеры. Вертикальная плоскость вращения кольца га­зовзвеси позволяет высушивать в вихревых сушилках материалы, содержащие крупные комки или склонные к образованию наносов на горизонтальной плоскости.

Использование циклонного эффекта для интенсификации процесса сушки позволяет со­вместить в одном аппарате процессы сушки и сепарации высушенного продукта из потока отработанного теплоносителя. Такая возмож­ность реализована в спиральной пневмосушил - ке (рис. 5.2.26). Аппарат состоит из вертикаль­ного цилиндрического корпуса У, в котором сушильная зона сформирована спиральной лентой 3, днищем 8 и крышкой 2, образующих канал прямоугольного сечения в форме спира­ли Архимеда, плавно переходящий в сепари­рующую камеру 7 типа возвратно-поточного циклона. Газовзвесь высушиваемого материала движется в спиральном канале в условиях иде­ального вытеснения, что обусловливает макси­мальное значение движущей силы процесса сушки, и при большой относительной скорости между дисперсной и газовой фазами, обеспе­чивающей интенсивный тепломассообмен. Прямоточное движение газа и материала по­зволяет значительно повысить начальную тем­пературу теплоносителя по сравнению с вихре­выми сушилками, а следовательно, уменьшить требуемый по тепловому балансу его расход. Спиральные сушилки позволяют заменять гро­моздкие двухступенчатые системы пневмати­ческих труб-сушилок.

Для термолабильных материалов с дли­тельным вторым периодом сушки более при­емлема конструкция спирально-вихревой пневмосушилки (рис. 5.2.27), в которой между спиральным каналом /, обеспечивающим иде­альное вытеснение дисперсной и газовой фаз, и сепарационной циклонной камерой 6 располо­жена вихревая камера 3 (с идеальным смеше­нием фаз). Такая комбинация вариантов позво­ляет использовать высокотемпературный су­шильный агент для удаления свободной и сла­босвязанной влаги из материала в спиральном канале с последующей досушкой материала в вихревой камере охладившимся сушильным агентом в течение более длительного времени при безопасной для продукта температуре.

Особое место в ряду конструкций су­шильных аппаратов циклонного типа занимают вихревые пылеуловители, используемые для осуществления процессов сушки дисперсных

Материалов вместе с основным функциональ­ным назначением. В технике сушки такой ап­парат называют сушилкой со встречными за­крученными потоками (рис. 5.2.28). Она состо­ит из вертикального цилиндрического корпуса с отношением высоты к диаметру 2,5...4, в нижней и верхней части которого находятся устройства для ввода и закручивания потоков газовзвеси, выполненных в виде аксиально - лопастных либо тангенциальных завихрите - лей 3. Газовзвесь высушиваемого материала поступает в аппарат через нижний завихритель и движется по винтовой траектории вверх. Вторичный газовый поток в количестве 30...50% общего расхода газа подается через верхний завихритель 8 и вращается в том же тангенциальном направлении, что и нижний, но движется противотоком ему вниз. Этот по­ток ускоряет внешний круговой слой газовзве­си и направляет его в бункер сбора высушен­ного и уловленного продукта. Таким образом, происходит интенсификация центробежного осаждения частиц материала. Высушиваемый материал вводят в сушилку с первичным пото­ком газа снизу, со вторичным потоком сверху или с обоими потоками, что расширяет воз­можности аппарата в отношении сушки мате­риалов, различающихся дисперсным составом, чувствительностью к нагреву и видом связан­ной влаги.

По сравнению с циклонными сушилки со встречными закрученными потоками обеспе­чивают в несколько раз большее время пребы­вания материала в сушильной зоне, а по срав­нению со спиральными и спирально-вихревыми сушилками - сохраняют высокую степень очи­стки отходящего газа от пыли продукта при увеличении диаметра аппарата.

Технологический расчет сушильных ап­паратов циклонного типа содержит обычные этапы: материальный и тепловой балансы, гид­родинамический расчет, кинетический расчет процесса сушки, объема и основных размеров рабочей зоны сушилки, гидравлический расчет. Материальный и тепловой балансы решаются как обычно для конвективной сушки. Что каса­ется кинетических, гидродинамических и гид­равлических расчетов, то в настоящее время не создано еще единой теории, позволяющей по­лучить общие зависимости для всех вариантов конструкций сушильных циклонных аппара­тов. В связи с этим на практике используют экспериментально полученные зависимости, максимально приближенные к соответствую­щему варианту сушильного аппарата. Эти за­висимости приведены в специальной техниче­ской литературе по сушке [44, 57].