Сушка. Механизм сушки

1. Тема: Сушка

2.

Процесс сушки широко используется в
химической промышленности для удаления
влаги из обрабатываемых материалов
Чаще всего приходится удалять воду из твердых
тел, которые предварительно обезвоживают механическими способами - прессованием,
фильтрованием, центрифугированием. Удаление
влаги из газов осуществляют, как правило,
физико-химическим способом - поглощением
хлористым кальцием, серной кислотой,
силикагелем. Более полное удаление влаги из
твердых материалов осуществляется с
использованием тепловой энергии (для
испарения влаги) и с отводом образующихся
паров - такой процесс называется сушкой.

3. Механизм сушки

При сушке материала в первую очередь удаляют влагу, находящуюся на
поверхности и в наиболее крупных капиллярах, затем происходит постепенная
диффузия влаги к поверхности из мелких капилляров. Химически связанная, так
называемая кристаллизационная влага в процессе сушки не удаляется. Удаление
влаги из материала продолжается лишь до тех пор, пока не установится
равновесие между содержанием влаги в материале и в окружающей его среде.
Сушка является процессом массообменным процессом и поэтому на скорость ее
существенное влияние оказывает скорость диффузии влаги изнутри материала к
его поверхности и др. факторы.
Вещества, с помощью которых осуществляется подогрев высушиваемого
материала (сушильные агенты), могут передавать ему тепло путем
непосредственного соприкосновения (конвективная сушка) или через стенку
(контактная сушка).
Сушка производится также путем нагревания высушиваемого материала токами
высокой частоты (диэлектрическая сушка) или инфракрасными лучами
(радиационная сушка).
В особых случаях применяется сушка некоторых продуктов в замороженном
состоянии при глубоком вакууме-сушке возгонкой или сублимацией.
В зависимости от направления движения сушильного агента относительно
высушиваемого материала различают сушку противотоком (более
распространенный метод) и сушку параллельным током.

4. Схемы сушки

Основным и простым процессом сушки воздухом
называется наиболее распространенный сушильных
процесс, при котором воздух нагревается только один раз в
подогревателе перед сушилкой и однократно проходит
через сушилку.
Сушка топочными газами производится обычно по
схеме основного процесса, реже по схеме с рециркуляцией.
Для сушки применяют смесь топочных газов и воздуха,
причем газы, полученные в топке разбавляют воздухом для
понижения температуры до максимально допустимой при
сушке данного материала.
Основным достоинством сушки топочными газами по
сравнению с сушкой воздухом является.
1) большая влаго-поглощающая способность топочных газов;
2) меньший расход топлива;
3) упрощение сушильной установки, т.к. отпадает
необходимость в устройствах для нагревания воздуха.

5. Устройство сушилок

Конструкций сушилок довольно
разнообразны и отличаются по ряду признаков:
способу подвода теплоты - конвективные и
контактные сушилки;
используемому теплоносителю - воздух,
дымовые газы, пар, электронагрев;
способу организации процесса - сушилки
периодического и непрерывного действия;
взаимному направлению движения материала и
сушильного агента -прямоточные и
противоточные сушилки;
состоянию высушиваемого материала - сушилки
с неподвижным слоем, сушилки с непрерывно
пересыпаемым материалом и др.

6. Конвективные сушилки

Туннельная сушилка представляет собой камеру прямоугольного сечения-1
значительной длины, внутри которой по рельсовому пути перемещаются вагонетки-2 с
высушиваемым материалом. Свежий воздух засасывается вентиляторами-3 и, проходя
через колориферы-4, нагревается. Для входами выхода вагонеток установлены
герметично закрывающиеся двери, которые периодически открываются для подачи
вагонеток с сырым материалом и одновременного удаления вагонеток с высушенным
материалом из противоположного конца сушилки.
Сушильный агент - воздух подается противотоком или прямотоком. На рисунке
показана подача воздуха по всей сушилке противотоком, тогда как в каждую вагонетку
.
воздух поступает перекрестным током
Туннельные сушилки обычно работают с
частичной рециркуляцией сушильного
агента и предназначаются для сушки
больших количеств штучных керамических
изделий. Загрузка и выгрузка вагонеток
производится вручную; сушка изделий,
находящихся в различных местах вагонеток,
протекает неодинаково. Неравномерность
процесса сушки и значительные размеры
сушилки - существенные недостатки
рассмотренной конструкции.

7. Камерная сушилка

Состоит из сушильной камеры-7, стелла-жей-2, на которых размещаются противни
с высушиваемым материалом. На каркасе установлены две горизонтальные перего-родки5, которые делят все пространство камеры на три зоны, через которые последовательно
проходит сушильный агент. Свежий воздух засасывается вентилятором-3, предварительно
нагреваясь в наружном калорифере-4. Воздух поступает в нижнюю часть сушилки,
подогревается дополнительно во внутреннем калорифере-8, проходит среднюю зону,
вновь подогревается в калорифере-1 и проходит верхнюю зону. На выходе воздуха из
сушилки имеется шибер-6, с помощью которого часть воздуха возвращается в цикл,
смешиваясь со свежим воздухом. Таким образом, сушилка работает по схеме
промежуточного подогрева и частичной рециркуляции воздуха, обеспечивая необходимую
температуру воздуха при некоторой экономии теплоты.
Сушка материала в сушилках этой конструкции
происходит в неподвижном толстом слое,
поэтому продолжительность сушки велика и
сушилки обладают малой
производительностью. Кроме того, такие
сушилки не обеспечивают равномерных
условий сушки по всем зонам, а необходимость
ручной загрузки и выгрузки противней, на
которых происходит высушивание продукта,
позволяет применять сушилки этого типа
только для малотоксичных продуктов и при
небольших производительностях.

8. Ленточные многоярусные сушилки

Состоят из корпуса-1, внутри которого расположен ряд транспортерных лент-5 из
прорезиненной ткани или металлической сетки. Каждая из бесконечных лент
натянута между ведущим-6 и ведомым-2 барабанами. Влажный материал
поступает в загрузочную воронку-4. Воздух засасывается вентилятором-3 и перед
поступлением в сушилку нагревается калорифером-8, расположенным в нижней
части сушилки, как показано на рисунке. Ведущие и ведомые барабаны смежных
лент смещены друг относительно друга по вертикали. Верхние части смежных лент
движутся в противоположных направлениях .Материал на верхней ленте движется
слева направо. Дойдя до конца ленты, он высыпается на нижележащую ленту и
начинает двигаться в противоположном направлении.
Такое движение осуществляется многократно, пока
материал не достигнет выходного отверстия. С помощью
перегородок-7 в сушилке создается противоток воздуха
относительно высушиваемого материала. При
пересыпании с ленты на ленту высушиваемый материал
перемешивается и его поверхность обновляется. Кроме
того, в этот момент воздух соприкасается со всей
поверхностью каждой частицы, что интенсифицирует
процесс сушки. Ленточные многоярусные сушилки
применяются для сушки сыпучих и кристаллических
продуктов, не требуют ручного труда на загрузку и
выгрузку продукта, довольно компактны.

9. Барабанная сушилка

Состоит из стального барабана-4 с бандажами-3, опирающимися на опорные ролики-11.
Барабан сушилки вращается мотором через редуктор, малая шестерня-10, которого входит в
зацепление с большой венцовой шестерней в средней части барабана. Барабан вращается на
опорных роликах с наклоном к горизонту на угол 3-6°. Во избежание осевого смещения
барабана на одном из бандажей имеются упорные ролики-9, препятствующие его
соскальзыванию. Частота вращения барабана невелика - 3-8 об/мин. Влажный материал
подается питателем через загрузочный бункер-1 в верхнюю часть барабана, захватывается
расположенными внутри барабана лопастями-2, непрерывно перемешиваясь, подходит к
нижнему концу барабана, поступает в бункер-7 и выгружается разгрузочным шнеком-8. В
качестве сушильного агента используются обычно дымовые газы, перемещаемые через
сушилку вентилятором-6. Для очистки газов от пыли установлен циклон-5. На концах
вращающегося барабана для предотвращения утечки сушильного агента установлены
лабиринтовые уплотнения. Степень заполнения барабана не превышает 20% . Время
пребывания материала регулируют изменением частоты его вращения, а также изменением
угла наклона к горизонту.
В зависимости от крупности и свойств высушиваемого
материала барабан заполняют насадками различной
формы: подъемно-лопастной, предназначенной для
крупнокусковых, склонных к налипанию материалов;
секторной, применяемой для материалов большой
плотности и малосыпучих; перевалочной с закрытыми
ячейками, используемой для сильно сыпучих
материалов.