Сушка топочными газами

По этому способу сушки в качестве сушильного агента используют либо газы, полученные сжиганием в топках топлива (твердого, жидкого или газообразного), либо отработанные газы котельных или промышленных печей. Все эти газы не должны содержать золы и сажи, которые могут загрязнять высушиваемый материал при проведении процесса сушки в конвективных сушилках. Поскольку температура топочных газов обычно существенно превышает предельно допустимую для высушиваемого материала, то для снижения их температуры топочные газы разбавляют воздухом. По своим свойствам (плотность, теплоемкость, вязкость и др.) топочные газы близки к воздуху, отличаясь большими значениями влагосодержания. Поэтому при расчетах сушилок, в которых в ка­честве сушильного агента применяют дымовые газы, можно использовать диаграмму влажного воздуха.

Обычно сушку топочными газами проводят по основной схеме, реже — с циркуляцией отработанных газов. К достоинствам сушки топочными газами следует отнести большую по сравнению с воз­духом влагопоглощающую способность (так как температура сушильного агента высокая), меньший расход топлива, простоту схемы установки (отсутствует специальный подогреватель).

3.4. Специальные виды сушки [4]

Кспециальным видам сушки, как указывалось ранее, относятся радиационная, диэлектрическая и сублимационная.

Радиационная сушка (рис. 3.20). Основное достоинство такой сушки (инфракрасными лучами) по сравнению с конвективной и контактной — это возможность получения больших тепловых по­токов. Например, при температуре излучения 600 °С (873 К) тепло­вой поток составляет ≈ 22,5 кВт/м², в то время как при температуре газов 600 °С и скорости ≈ 2 м/с плотность теплового потока не превышает 8,0 кВт/м². Однако большой тепловой поток вызывает возникновение больших температурных градиентов в материале, что не всегда допустимо. Радиационную сушку используют в основ­ном для тонких материалов, покрытий, пленок и т.д.

Диэлектрическая (высокочастотная) сушка (рис. 3.21). Ее при­меняют для высушивания толстослойных материалов, когда необ­ходимо регулировать температуру и влажность не только на по­верхности, но и в глубине материала. Таким способом можно, в частности, сушить пластические массы и другие материалы, обладающие диэлектрическими свойствами.

Рис. 3.20. Ламповая радиационная сушилка:

1 — бункер; 2 — наклонный вибротранспортер; 3 — корпус; 4 — вибраторы; 5 — лампы.

Рис. 3.21. Высокочастотная диэлектрическая сушилка:

1 — пластины конденсаторов; 2 — транспортер.

Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале (в котором обычно имеется некоторое количество электролита, например раствора солей) меняют на­правление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсаторов; дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются в результате смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению теплоты и нагреванию высушиваемого материала.

Сублимационная (молекулярная) сушка. Сублимацией называется переход твердого вещества в пар, минуя жидкое состояние. Таким образом, если предвари­тельно заморозить высушиваемый материал, т. е. перевести содер­жащуюся в нем влагу в лед, то в результате его сублимации мате­риал может быть высушен до требуемого конечного влагосодержания. Для осуществления такого процесса необходимо создать достаточно большую разность температур источника тепла и высу­шиваемого материала. Этого нельзя однако, достигнуть произволь­ным повышением температуры источника тепла, так как приток тепла не должен превышать его расхода на сублимацию во избежа­ние плавления льда. Поэтому процесс проводится под разрежением (остаточное давление 15 Па и ниже), с ростом которого падает температура сублимации (-15 °C при 186,6 Па и -50 °C при 4 Па). При этом тепло сублимации может быть передано заморо­женному материалу окружающей средой через стенки сушильной камеры или потоком нагретой воды через рубашку или нагрева­тельные элементы, соприкасающиеся с высушиваемым материалом.

На рис. 3.22 показана схема сублимационной сушилки. Высушиваемый материал, предварительно замороженный, располагается внутри камеры на пустотелых плитах, обогре­ваемых потоком нагретой воды. Паровоздушная смесь из сушиль­ной камеры отсасывается вакуум-насосом через конденсатор, охлаждаемый рассолом или другим хладоагентом, циркулирующим через испаритель машины умеренного охлаждения. Обычно устанавливают параллельно два конденсатора, которые попере­менно выключаются для оттаивания и удаления замороженного конденса­та, оседающего на поверх­ностях охлаждения. Оста­точная несконденсировавшаяся паровоздушная смесь выбрасывается вакуум-насосом в атмо­сферу. Процесс сублимационной сушки, как и ранее рассмотренные процессы, протекает в два периода, соответствующие удалению свободной влаги с постоянной скоростью (при постоянной температуре материала) и связанной влаги с падающей скоростью испа­рения (при повышающейся температуре материала). По мере удаления влаги из высушиваемого материала поверхность испаре­ния углубляется, но вследствие относительно большого разрежения молекулы пара движутся свободно — без взаимных столкно­вений.

Значительные затраты энергии на предварительное заморажи­вание материала, конденсацию паров при низких температурах и вакуумирование обусловливают высокую энергоемкость про­цесса сублимационной сушки; расход энергии на 1 кг удаляемой влаги в несколько раз больше, чем при других методах сушки. Первоначальная стоимость сушильных установок также весьма велика. По этим причинам сублимационную сушку применяют только для обезвоживания очень ценных термолабильных ве­ществ, сохраняющих свои свойства (например, биологическую активность) только при низких температурах.

Рис. 3.22. Сублимационная сушилка:

1 — сушильная камера (сублиматор); 2 — пустотелая плита; 3 — противень с высушиваемым материалом; 4 — конденсатор-вымораживатель.

Применение этого дорогостоящего способа сушки целесообразно лишь в тех случаях, когда к высушенному продукту предъявляют высокие требования в отношении неизменности его свойств при длительном хранении. В настоящее время путем сублимации сушат главным образом ценные продукты (пенициллин, плазму крови высококачественные пищевые продукты).

Дата добавления: 2014-01-20