Вопрос № 1. Виды влаги в материале и способы ее удаления. Тепловая сушка горючих веществ и материалов

Лекция № 3. Технологическое оборудование для проведения процессов сушки и химических процессов пожаровзрывоопасных производств

Вопросы лекции:

1. Виды влаги в материале и способы ее удаления

2. Основные типы сушилок

3. Аппараты для проведения химических процессов пожаровзрывоопасных производств

В промышленности и сельском хозяйстве часто приходиться удалять влагу из твердых материалов (сырья, продуктов, полуфабрикатов, готовых изделий) при подготовке их к переработке, транспортировке, использова­нию и хранению с целью улучшения структурно–механических и термиче­ских свойств материалов, увеличения теплотворной способности топлива, уменьшения массы материалов, изменения их физико–химических свойств и других показателей.

Под влагой мы будем понимать любую жидкость, находящуюся в твердом материале, в суспензии или в растворе (например, вода в древесине, пищевых продуктах и тому подобных материалах; рас­творители и разбавители в лаках и красках; метанол в смеси с порошкооб­разным полиэтиленом; бензин в резиновом клее и т.д.).

В наиболее широком смысле влагу, находящуюся в твердом материа­ле (ТМ), можно классифицировать на свободную и связанную. Свободной называют влагу, удерживаемую материалом только в результате механического сцепления. Такая влага ничем не отличается от разлитой на какой–нибудь поверхности.

Связанной называется влага, удерживаемая материалом какими–либо дополнительными (помимо механического сцепления) силами: физической адсорбции, капиллярными, гигроскопическими и др. Эту влагу при сушке надо оторвать от материала, затратив дополнительную энергию.

Связь влаги с материалом может быть механической, физико–химической и химической. Механически с твердым материалом связана по­верхностная влага и влага, заполняющая поры и крупные капилляры в ма­териале при его смачивании. Такая влага легко удаляется из материала и обычно называется внешней. Физико–химически с твердым материалом связана влага, поглощенная поверхностью мелких капилляров (адсорбци­онная влага) или проникшая внутрь клеток органического материала вследствие диффузии (структурная и осмотическая влага). Химически свя­зана с твердым материалом гидратная влага (или кристаллизационная), ко­торая в процессе сушки обычно не удаляется. В отличие от внешней, вла­гу, прочно связанную с материалом, называют гигроскопической.

В зависимости от формы связи влаги с материалом она может быть удалена различными способами:

механическими – прессованием, отсасыванием, фильтрованием и центрифугированием. Эти способы используются в тех случаях, когда тре­буется частичное удаление внешней влаги;

физико–химическими – путем поглощения влаги гигроскопическими веществами (хлористым кальцием, спиртом, серной кислотой и др.). Эти способы применяются главным образом для удаления влаги из газов;

тепловыми – испарением, выпариванием, конденсацией и вымора­живанием. Эти способы применяются, когда требуется практически полное удаление внешней влаги и частично гигроскопической.

Тепловой сушкой, или просто сушкой, называется процесс удаления влаги из материала с использованием тепловой энергии для ее испарения. Различают естественную и искусственную сушку. Естественную сушку производят на открытом воздухе без искусственного нагревания и без при­нудительного подвода сушильного агента. Этот способ сушки достаточно продолжителен, не поддается регулированию, а материал имеет сравни­тельно большую конечную влажность.

Искусственная сушка производится путем, искусственного подвода тепла к высушиваемому материалу, в том числе при помощи нагретого сушильного агента, который после поглощения им испарившейся влаги из материала отводится специальными вытяжными устройствами (вентилято­рами, дымососами и т.п. устройствами). В качестве сушильных агентов используются воздух, дымовые газы, водяной пар, азот и другие газы.

По своей физической сущности сушка является сложным тепломассообменным процессом. В про­цессе сушки влага перемещается из внутренних слоев материала к его по­верхности, с которой она испаряется. Пар диффундирует через погранич­ный слой на границе раздела фаз в сушильный агент и отводится от по­верхности материала. Таким образом, осуществляется перенос до 90 % всей влаги. Скорость переноса влаги обусловливается движущей силой процес­са, представляющей собой разность концентраций или разность парциаль­ных давлений пара влаги у поверхности материала и в окружающей среде. Перенос незначительного количества влаги происходит также за счет тер­модиффузии вследствие перепада температур в пограничном слое.

ВЫВОД ПО ВОПРОСУ:

Процессы высушивания различных материалов применяются достаточно широко целью повышения качества веществ, удешевления транспортировки. Удалить влагу из материала возможно многими способами: механическим отжимом, центрифугированием и т.д. К массообменным процессам относится тепловая сушка. Для лучшего уяснения пожарной опасности процесса сушки необходимо рассмотреть устройство и работу некоторых видов сушилок.

Вопрос № 2. Основные типы сушилок. Классификация сушилок.

На производствах встречается большое количество различных суши­лок, отличающихся как по способу подвода тепла к высушиваемому мате­риалу, так и по конструктивному устройству и по другим признакам.

По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушилок:

- конвективные сушилки, в которых нагретый сушильный агент пере­дает тепло высушиваемому материалу при непосредственном соприкосновении с последним;

- контактные сушилки, в которых тепло от теплоносителя к высуши­ваемому материалу передается через разделяющую их стенку;

- радиационные сушилки, в которых высушиваемый материал нагре­вается инфракрасными лучами;

- высокочастотные (диэлектрические) сушилки, в которых материал нагревается в поле токов высокой частоты;

- комбинированные сушилки (радиационно–конвективные, контактно–конвективные, а также сушилки, в которых осуществляется несколько теплообменных процессов).

В зависимости от конструктивного устройства сушилки подразделя­ются на: камерные, туннельные, шахтные, ленточные, барабанные, вальцо­вые, сушилки с кипящим слоем и другие.

Указанные виды сушилок в свою очередь отличаются по ряду призна­ков: по организации процессов (периодические и непрерывные); по вели­чине давления в сушильной камере (атмосферные и вакуумные); по видам транспортных устройств: с тележками, с вагонетками, с конвейером (лен­точным, цепным, пластинчатым).

Дата добавления: 2014-01-11