СУШИЛЬНІ ЦИКЛОННІ АПАРАТИ
Сушильні циклонні апарати представляють різновид конвективних сушарок з пневмотранспортом матеріалу, що висушується з обертальним рухом газовзвеси подібно потоку запиленого газу в циклоні. Їх відрізняють компактність, низька металомісткість, простота конструкції та надійність в експлуатації.
Проста за конструкцією циклонна сушарка є вертикальним циліндроконічним апаратом з тангенціальним введенням газів І висушуваного матеріалу у верхню частину корпусу У (рис. 5.2.24). Потік дисперсного матеріалу рухається гвинтовою траєкторією вниз і виноситься потоком газу через вивідну трубу 2 в окрему систему
Мал. 5.2.24. Схема простої циклонної сушарки
Мал. 5.2.25. Вихрова сушарка:
А – системи «Конвекс»; 1 – вхідний патрубок; 2 - труба для перекриття мертвої зони вихору; 3 – вихрова камера; 4 – кришка; 5 - кільцевий поріжок для регулювання часу перебування; 6 - равлик; 7 - вихідний патрубок: 6-е горизонтальною віссю вихору: 1 - патрубок для введення матеріалу; 2 – корпус; 3 - вихідний отвір; 4 - равлик; 5 - жалюзійний газіввод, 6 - газопідвідний короб
Поділу твердої та газової фаз. Час перебування матеріалу в апараті достатньо для висушування продуктів із слабозв'язаною вологою. Циклонна сушарка замінює одно- та двоступінчасту пневматичну трубу – сушарку із сумарною висотою труб до 40 м.
На рис. 5.2.25 б показана схема вихрової сушарки аналогічної конструкції, але з горизонтальною віссю обертання газовзвеси матеріалу і з введенням її в нижню частину камери. Вертикальна площина обертання кільця газовзвеси дозволяє висушувати у вихрових сушарках матеріали, що містять великі грудки або схильні до утворення наносів на горизонтальній площині.
Використання циклонного ефекту для інтенсифікації процесу сушіння дозволяє поєднати в одному апараті процеси сушіння та сепарації висушеного продукту з потоку відпрацьованого теплоносія. Така можливість реалізована в спіральній пневмосушилці (рис. 5.2.26). Апарат складається з вертикального циліндричного корпусу, в якому сушильна зона сформована спіральною стрічкою 3, дном 8 і кришкою 2, що утворюють канал прямокутного перерізу у формі спіралі Архімеда, плавно переходить в сепаруючу камеру 7 типу зворотно-поточного циклону. Газовзвесь матеріалу, що висушується, рухається в спіральному каналі в умовах ідеального витіснення, що обумовлює максимальне значення рушійної сили процесу сушіння, і при великій відносній швидкості між дисперсною і газовою фазами, що забезпечує інтенсивний тепломасообмін. Прямоточний рух газу і матеріалу дозволяє значно підвищити початкову температуру теплоносія порівняно з вихровими сушарками, а отже, зменшити необхідну тепловий баланс його витрату. Спіральні сушарки дозволяють замінювати громіздкі двоступінчасті системи пневматичних труб-сушарок.
4 – вихлопна труба; 5 – спіральний канал; б – вхідний патрубок; 7-сепаруюча (циклонна) камера; 8 - днище
1 – спіральний канал; 2 – кришка;
3 – вихрова камера; 4 – вихлопна труба;
5 – днище; 6 – циклонна камера;
7- кільцевий поріжок
Для термолабільних матеріалів з тривалим другим періодом сушіння більш прийнятна конструкція спірально-вихрової пневмосушарки (рис. 5.2.27), в якій між спіральним каналом /, що забезпечує ідеальне витіснення дисперсної та газової фаз, і сепараційною циклонною камерою 6 розташована вихрова камеразмішанням фаз). Така комбінація варіантів дозволяє використовувати високотемпературний сушильний агент для видалення вільної і слабозв'язаної вологи з матеріалу в спіральному каналі з подальшою досушкою матеріалу в вихровій камері сушильним агентом, що охолодився, протягом більш тривалого часу при безпечній для продукту температурі.
Особливе місце в ряді конструкцій сушильних апаратів циклонного типу займають вихрові пиловловлювачі, що використовуються для здійснення процесів сушіння дисперсних
Мал. 5.2.28. Сушарка із зустрічними закрученими потоками теплоносія:
1 – вихлопна труба; 2 – сушильна камера; 3 – завихрювач; 4 – діафрагма; 5 - вивантажувальний пристрій; 6 – патрубок для первинного потоку; 7 - живильник; 8 - тангенціальний газів вторинного потоку; 1- газ; II – матеріал; III - продукт
Матеріалів разом із основним функціональним призначенням. У техніці сушіння такий апарат називають сушаркою із зустрічними закрученими потоками (рис. 5.2.28). Вона складається з вертикального циліндричного корпусу із ставленням висоти до діаметра 2,5. 4, в нижній і верхній частині якого знаходяться пристрої для введення і закручування потоків газовзвеси, виконаних у вигляді аксіально - лопатевих або тангенціальних завихрювачів - 3. Газовзвесь матеріалу, що висушується надходить в апарат через нижній завихрювач і рухається по гвинтовій траєкторії в. Вторинний газовий потік у кількості 30. 50% загальної витрати газу подається через верхній завихрювач 8 і обертається в тому ж тангенціальному напрямку, що нижній, але рухається протитечією йому вниз. Цей потік прискорює зовнішній круговий шар газоваги і направляє його в бункер збору висушеного та уловленого продукту. Таким чином, відбувається інтенсифікація відцентрового осадженнячастинок матеріалу. Висушуваний матеріал вводять у сушарку з первинним потоком газу знизу, з вторинним потоком зверху або з обома потоками, що розширює можливості апарату щодо сушіння матеріалів, що відрізняються дисперсним складом, чутливістю до нагрівання та видом пов'язаної вологи.
Порівняно з циклонними сушарки із зустрічними закрученими потоками забезпечують у кілька разів більший час перебування матеріалу в сушильній зоні, а порівняно зі спіральними та спірально-вихровими сушарками - зберігають високий ступінь очищення відпрацьованого газу від пилу продукту при збільшенні діаметра апарату.
Технологічний розрахунок сушильних апаратів циклонного типу містить звичайні етапи: матеріальний та тепловий баланси, гідродинамічний розрахунок, кінетичний розрахунок процесу сушіння, обсягу та основних розмірів робочої зони сушарки, гідравлічний розрахунок. Матеріальний та тепловий баланси вирішуються як завжди для конвективного сушіння. Що стосується кінетичних, гідродинамічних та гідравлічних розрахунків, то в даний час не створено ще єдиної теорії, що дозволяє отримати загальні залежності для всіх варіантів конструкцій циклонних сушильних апаратів. У зв'язку з цим практично використовують експериментально отримані залежності, максимально наближені до відповідного варіанту сушильного апарату. Ці залежності наведені у спеціальній технічній літературі з сушіння [44, 57].