Шнековий електричний сушильний апарат

Шнековий електричний сушильний апарат, що складається з корпусу з крізними отворами в нижній частині і оболонки, транспортуючого гвинтового шнека з феромагнітним порожнистим валом, який має крізні отвори та гвинтову навивку, і встановленими з торців щитами, пристроїв завантаження та вивантаження, встановленої у внутрішній порожнині вала нерухомої порожнистої осі, жорстко закріпленої на корпусі, з жорстко встановленими на ній індукторами, що утворюють обертові 3 ми на ній індукторами, що утворюють обертові магнітні поля, з крізними отворами, які розташовані між індукторами і щитами, і отвором для входу повітря з одного торця, встановленого на корпусі теплообмінника з отворами для входу і виходу повітря та з'єднаного з штуцерами для входу випаруваної вологи, сопел Лаваля, встановлених в порожнині, що утворена корпусом і оболонкою, входи яких з'єднанні з отворами для виходу повітря теплообмінника, а виходи розташовані напроти крізних отворів в нижній частині корпуса, згідно корисної моделі, повздовж гвинтової навивки транспортуючого шнека рівномірно встановлені газоструменеві випромінювачі, що містять сопла, стрижні та резонатори, сопла жорстко закріплені на феромагнітному порожнистому валу і через наскрізні отвори з'єднані з внутрішньою порожниною вала, один кінець стрижнів осесиметрично розташований у порожнині сопла, а другий - осесиметрично закріплений на резонаторі, який жорстко з'єднаний з гвинтовою навивкою. На Фіг.1 схематично зображено повздовжній переріз шнекового електричного сушильного апарата, на Фіг.2 - розміщення газоструменевого випромінювача на транспортуючому шнеку. Шнековий сушильний апарат складається з корпуса 1 з оболонкою 2, які створюють порожнину 3. Усередині корпуса 1 розміщено гвинтовий шнек 4, що складається з феромагнітного порожнистого вала 5 з крізними отворами 6 та гвинтової навивки 7. Усередині порожнистого вала 5 розміщено порожнисту ось 8, яка жорстко скріплена з корпусом 1, має крізні отвори 9 і на якій закріплені індуктори 10. Індуктори 10 складаються з циліндричних шихтованих магнітопроводів 11 з аксіальними каналами 12 і обмоток 13. Зовнішній діаметр індукторів 10 менший за внутрішній діаметр вала 5. В гвинтовий шнек 4 з торців жорстко встановлені щити 14 з підшипниками 15. Нижня частина 16 корпуса 1 має крізні отвори 17. Корпус 1 забезпечений кришкою 18 з пристроєм 19 для завантаження речовин, та штуцерами 20 для виходу випаруваної вологи. На корпусі 1 встановлено теплообмінник 21 (наприклад, спіральний) з порожнинами 22 і 23, які розділені стінкою 24. Порожнина 22 з'єднана з патрубками 25 для входу і патрубками 26 для виходу повітря, яке нагнітається вентилятором високого тиску (на Фіг. не показаний). Порожнина 23 з’єднана з штуцерами 20 для виходу випаруваної вологи і патрубком 27 для виходу охолодженого повітря. Патрубки 26 з'єднані з входами сопел Лаваля 28, (з'єднання на Фіг. не показано) які розташовані у порожнині 3. Вивантаження речовин здійснюється через пристрій 29. З одного торця порожнистої вісі 8 розташовано пристрій 30 введення живлення від джерела змінного струму, а з протилежного торця вісі 8 розміщено патрубок 31 для нагнітання повітря від вентилятора високого тиску. Повздовж гвинтової навивки 7 транспортуючого гвинтового шнека 4 рівномірно встановлені газоструменеві випромінювачі 32, що містять сопла 33, стрижні 34 та резонатори 35. 43200 4 Шнековий електричний апарат працює таким чином. Від вентилятора високого тиску повітря подається до патрубків 25 і 31. Від джерела змінного струму подається живлення до індукторів 10. Обертальне магнітне поле індукторів 10 збуджує вихрові струми у феромагнітному порожнистому валі 5, здійснюючи нагрів останнього. Одночасно від взаємодії обертального магнітного поля та вихрових струмів створюється електромагнітний момент, який приводить до обертання вал 5. Повітря через патрубок 31 подається в отвір порожнистої вісі 8 і через крізні отвори 9 попадає у внутрішній об'єм феромагнітного порожнистого вала 5, де підігрівається при охолодженні циліндричних шихтованих магнітопроводів 11 та обмоток 13, а також феромагнітного порожнистого вала 5, температура якого може досягати 300°С. Через пристрій 19 волога речовина завантажується до апарату в якому одночасно переміщується, підігрівається та транспортується повздовж апарата. Гаряче повітря через отвори 6 феромагнітного порожнистого вала 5 прямує через шар сипучої речовини, що знаходиться між витками гвинтової навивки 7. Одночасно частина потоків гарячого повітря прямує через отвори6 і сопла 33 газоструменевих випромінювачів 32, що виконують роль механічних генераторів ультразвукових коливань, джерелом енергії яких є кінетична енергія газового струменя. При цьому частота генерації при різниці робочих тисків у соплі та навколишньому середовищі Рu=Р0-Ра=0,147-0,39МПа визначається за формулою: f= c [кГц ] 4 h + 0,4l + dp - dст (0,4 - 0,2h / dc ) [ ( ) ] де с - швидкість звука (м/с); dp, dc, dcт - відповідно діаметри резонатора, сопла і стрижня; h - довжина резистора; l - відстань між соплом і резонатором; Рu - різниця робочих тисків у соплі та навколишньому середовищі; Р0 - робочий тиск у соплі; Ра - тиск навколишнього середовища. Максимальна потужність в стрижневому газоструменевому випромінювачі досягається при dp/dс=1,6. Таким чином, речовина підлягає збоку газового середовища впливу ультразвукового поля з рівнем інтенсивності ³ 145дБ. При дуже значній вологості капілярнопористого матеріала (200-500%) має місце чисто механічне видалення вологи. Це відбувається внаслідок дроблення крапель при збудженні у поверхні матеріалів потужних акустичних потоків. При помірній вологості капілярно-пористих матеріалів (10-70%) впливання акустичних коливань на сушку виявляється по різному на окремих стадіях сушки. У перший період, який характеризується постійною швидкістю сушки, волога, що видаляється з поверхні, безперервно поповнюється вологою внутрішніх шарів матеріалу. Швидкість сушки в цей період визначається градієнтом концентрації рідини в дифузійному примежовому ша 5 рі. Під впливом ультразвука процес випарювання рідини з поверхні різко прискорюється, оскільки на вологій поверхні виникають акустичні потоки, що спричиняють деформацію дифузійного примежового шару, який при цьому стає тонкішим, а градієнт концентрації в ньому зростає. На другій стадії сушки (період спадаючої швидкості) вплив акустичних коливань виявляється у зростанні коефіцієнта дифузії рідини в результаті її незначного нагріву в макрокапілярах і порах. Найбільш ефективним є застосування ультразвуку у період постійної швидкості сушки, інтенсивність якої можна підвищити у 6 разів без суттєвого збільшення температури матеріалу. Випарувана волога відводиться від апарату через штуцери 20 до порожнини 23 теплообмінника 21. Одночасно повітря, яке подається через патрубки 25, проходить через порожнину 22 теплообмінника, підігрівається за рахунок теплообміну через стінку 24 і через патрубки 26 подається до сопел Лаваля 28. За рахунок прискорення пові 43200 6 тряного потоку в соплах Лаваля 28 і його різкого гальмування в областях між вихідними зрізами сопел Лаваля 28 і нижньою частиною 16 корпуса 1 температура повітря зростає. Далі гаряче повітря проходить через крізні отвори 17, шар вологої речовини і надходить до теплообмінника 21 через штуцери 20. Внаслідок інтенсивного перемішування, створення псевдорозрідженого шару, комплексного впливу теплового потоку і акустичних ультразвукових коливань вздовж усієї довжини гвинтового шнека відбувається ефективний теплообмін та випарювання вологи. Інтенсивність як теплообміну, так і масообміну апарата регулюється завдяки підбору частоти, рівня напруги, чергування фаз живлення окремих індукторів та продуктивності вентилятора високого тиску. Таким чином, запропонована корисна модель шнекового сушильного апарата дозволяє суттєво підвищити інтенсивність процесу сушіння. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 43200 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601