Глава 19. Устройство для термообработки дисперсных материалов в вибро-аэрокипящем слое

В последнее время внимание исследователей все больше привлекают вопросы изучения гидродинамики и процессов тепло- и массопереноса в виброкипящем слое. Применение механических колебаний как источника разрыхления и пере­мещения . слоя дисперсного материала иногда приводит к уменьшению гидравлических затрат, интенсификации процес­сов переноса, уменьшению уноса материалов из аппарата.

Наряду с исследованием сложных явлений, происходящих в виброожиженном слое, важное значение имеет также разра­ботка новых конструктивных схем аппаратов, в которых при­меняются механические колебания.

В установках по термообработке дисперсных материалов в виброкипящем слое может быть осуществлен различный подвод необходимого по условиям технологического процесса тепла — кондуктивный, конвективный, радиационный и ком­бинированный.

При кондуктивном [1, 2] дисперсный материал получает необходимое тепло от погруженных в виброкипящий слой на­гревателей, от нагретого днища или стенок вибролотка, по ко­торому он перемещается. Этот способ особенно применим в случае, когда необходимо избежать непосредственного кон­такта материала с газообразным теплоносителем. Нагрев теп-лообменных поверхностей может быть осуществлен одним из известных способов: паром, топочными газами, нагретой во­дой, индукционным методом в электромагнитном поле про­мышленной частоты или электронагревателями. При конвек­тивном [3, 4] дисперсный материал получает необходимое тепло от газообразного теплоносителя, продуваемого через слой материала, перемещающегося по вибролотку. Этот спо­соб применим в случае обработки монодисперсных материа­лов, когда можно выбрать определенную скорость теплоноси­теля, при которой величину уноса материала можно свести к  минимуму.  При  радиационном  дисперсный  материал   по
лучает необходимое количество тепла от излучателей соот­ветствующей конструкции, располагаемых над вибролотком, по которому движется дисперсный материал [7]. Этот способ применим особенно при сушке крупнодисперсных трудносох-нущих термолабильных материалов. Комбинированный под­вод представляет собой различные сочетания первого, второго и третьего способов подвода тепла. Этот способ целесообраз­но применять в случае, если материалу необходимо передать значительное количество тепла при небольших габаритах ап­парата, т. е. при осуществлении процессов тепло- и массопе-реноса. Известен также метод термообработки дисперсных материалов в виброкипящем слое в вакууме [6]. В этом случае тепло материалу может подводиться кондуктивным или ра­диационным способом. В качестве источника тепловой энергии могут использоваться токи высокой частоты.

Виброкороб располагается под любым угломк горизонту и совершает направленные колебания под угломкоторый может изменяться в широком диапазоне. Изменение парамет­ров вибрации (амплитуды А, частоты f), углов наклонаа также скорости газообразного теплоносителя позволяет пе­ремещать обрабатываемый материал в нужном направлении с требуемой по условиям технологического процесса скоростью в режиме с непрерывным подбрасыванием, т. е. в таком ре­жиме, когда частицы материала касаются днища виброкороба лишь в изолированные моменты времени, а остальное время находятся в полете [5].

Благодаря «насосному» действию слоя дисперсного мате­риала и имеющимся в верхней части виброкороба перегород­кам газообразный теплоноситель осуществляет сложное зигза­гообразное движение, как показано пунктиром на рисунке. В случае агрегирования частиц для отделения появляющихся комков в конце виброкороба может быть установлено сито, а для предотвращения подсоса воздуха предусмотрены шлю­зовые затворы. При обработке полидисперсных материалов в установке предусматриваются дополнительно трубопровод 7, циклов.9 и промежуточный бункер 10, которые, естественно могут быть исключены при  обработке  монодисперсных материалов.

Газообразный теплоноситель фильтруется через слой виб-роожиженного дисперсного материала в продольном направ­лении, как показано на рисунке,, двигаясь навстречу мате­риалу.  Однако при необходимости может осуществляться  и

прямоточное   движение    теплоносителя   и   обрабатываемого дисперсного материала.

Одним из достоинств предложенной установки является возможность создания противотока, что значительно умень­шает температуру уходящих газов при более высокой конеч­ной температуре обрабатываемого материала по сравнению с прямотоком, т. е. резко увеличивает термический коэффи­циент полезного действия установки. Отсутствие газораспре

делительной решетки, которая увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата, следует отнести к числу преиму­ществ описываемой установки.

В данной установке по сравнению с другими установками с конвективным подводом тепла (установки типа «газо­взвесь», «кипящий слой») можно избежать значительного уноса частиц дисперсного материала. Это обусловливается тем, что количество газообразного теплоносителя определя­ется только из условий теплового баланса, а не из условий гидродинамики процесса.

Таким образом, скорость теплоносителя может быть при­нята исходя из условий минимального уноса частиц мате­риала.

Предложенная установка может получить применение в пищевой, химической и других отраслях промышленности, на­пример  при сушке поваренной соли, лимонной кислоты и т. д.