Устройство сушилок. Специальные виды сушки

Конвективные сушилки разнообразны по конструкции, что связано с физическими свойствами материала, формой и геометрическими размерами частиц материала, количеством материала, поступающего на сушку, условиями сушки и т.д. Ниже будут рассмотрены некоторые виды сушилок, применяющихся в химической промышленности.

Барабанные сушилки. Эти сушилки широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении кусковых, зернистых и сыпучих материалов (минеральных солей, фосфатов и др.). На рис. 9 приведена схема барабанной сушилки, где обозначено: 1 - барабан; 2 - зубчатый венец; 3 - шестеренчатая передача; 4 - электродвигатель; 5 - бандажи; 6 - опорные ролики; 7 - питатель; 9 - окно для подачи воздуха на смешение с топочными газами; 10 - разгрузочная камера; 11 - циклон; 12 - вентилятор; 13 - подъемно-лопастная насадка.

Барабанная сушилка имеет цилиндрический барабан 1, установленный с небольшим уклоном к горизонту (2-7°) и опирающийся с помощью бандажей 5 на ролики 6. Барабан приводится во вращение электродвигателем 4 через зубчатый венец 2 и шестерню 3, соединенную с редуктором (не показан на схеме) и мотором. Число оборотов барабана находится обычно в пределах 2 - 8 об/мин. Материал подается в барабан питателем 7 на внутреннюю насадку 13, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесное соприкосновение при пересыпании с сушильным агентом - топочными газами. Топочные газы получаются в топке 8 и, в большинстве случаев, смешиваются со свежим воздухом, поступающим через окно 9. Газы и материал движутся прямотоком, что помогает избежать перегрева материала, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с материалом, имеющим наибольшую влажность. Чтобы избежать значительного уноса мелких частиц материала газами, скорость газа в барабане не превышает 2 - 3 м/с. Газ из барабана отсасывается вентилятором 12 через циклон 11, который служит для очистки отработанных газов от пыли. Высушенный материал из барабана поступает в разгрузочную камеру 10. Степень заполнения барабана высушиваемым материалом не превышает 20%. Насадка, устанавливаемая внутри барабана, бывает различных типов. В данном случае установлена подъемно-лопастная насадка 13, которая используется для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов.

Рис. 9.

Ленточная многоярусная сушилка. Сушилки этого типа применяются для сушки зернистых материалов. На рис. 10 показана схема многоярусной ленточной сушилки, где обозначено: 1 -ленточные транспортеры для перемещения высушиваемого материала; 2 - сушильная камера; 3 - ведущие барабаны; 4 - ведомые барабаны; 5 - питатель; 6 - калорифер; 7 - вентилятор.

Рис. 10

Высушиваемый материал из питателя 5 тонким слоем поступает на ленту транспортера 1 верхнего яруса сушилки, пересыпается на ленту нижнего транспортера и т.д. Противотоком к направлению движения лент с материалом движется нагретый в калорифере 7 воздух. На данном транспортере установлена сплошная лента, но иногда устанавливают ленты из металлической сетки для сушки материалов с крупными частицами. В этом случае воздух и материал движутся перекрестным током, так как воздух проходит через отверстия сетки и слой материала. Недостатком таких сушилок является то, что они громоздки и сложны в обслуживании (перекос лент, их растягивание и т.д.).

Пневматическая сушилка. Для сушки во взвешенном состоянии зернистых (не слипающихся) и кристаллических материалов применяются пневматические сушилки. Схема пневматической сушилки показана на рис. 11, где обозначено: 1 - шнековый питатель; 2 - труба-сушилка; 3 - гравитационная камера для предварительного отделения высушенного материала отработанного воздуха; 4 - вентилятор; 5 - калорифер; 6 - циклон, для отделения от отработанного воздуха мелких частиц высушенного материала. Сушка осуществляется в вертикальной трубе длиной до 20 м. Частицы

Рис. С11

Воздух выносит высохший материал в гравитационную камеру 3, откуда крупные частицы выводятся в сборник высушенного материала. Из камеры 3 воздух поступает в циклон 6, где отделяется от пыли, которая также поступает в сборник высушенного материала.

Расход энергии в пневматических сушилках значителен, причем он снижается с уменьшением размера частиц материала, которые не должны превышать 8- 10 мм. Для сушки материалов крупными частицами, а также для удаления из материала связанной влаги пневматические сушилки комбинируют с сушилками других типов. Таким образом, несмотря на компактность и простоту устройства, область применения пневматических сушилок ограничена условиями, указанными выше.

Контактные сушилки. Контактными называются сушильные аппараты, в которых тепло для испарения влаги передается высушиваемому материалу в результате его соприкосновения с поверхностью обогреваемой металлической стенки. В качестве греющего теплоносителя используют чаще всего водяной пар, реже - газы и высокотемпературные теплоносители.

Применение контактных сушилок особенно целесообразно в тех случаях, когда из высушиваемого материала требуется удалить не воду, а другие жидкости (например, органические растворители), улавливание паров которых диктуется экономическими и экологическими соображениями. Эти аппараты работают как при атмосферном давлении, так и под вакуумом. Контактные сушилки в ряде случаев используются для высушивания пастообразных веществ, тонколистовых материалов, тканей и др.

Сублимационные сушилки. Сублимацией называется переход твердого вещества в пар, минуя жидкое состояние. Если предварительно заморозить высушиваемый материал, т.е. перевести содержащуюся в ней 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 количество тепла не должно превышать его расхода на сублимацию во избежание плавления льда. Поэтому процесс проводится под разряжением (остаточное давление 15 Па и ниже), с ростом которого падает температура сублимации. 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 повышении температуры материала).

Значительные затраты энергии на предварительное замораживание материала, конденсацию паров при низких температурах и вакуумирование обуславливают высокую энергоемкость 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.

Терморадиационные сушилки. Терморадиационным называется метод сушки материалов инфракрасными лучами (лучистой тепловой энергией). По типу генераторов излучения различают терморадиационные сушилки ламповые, с кварцевыми и трубчатыми или спиральными электронагревателями, с металлическими или керамическими излучателями, обогреваемыми газами, имеющими высокую температуру.

Интенсивность испарения влаги при сушке инфракрасными лучами благодаря большому удельному тепловому потоку во много раз больше, чем при конвективной и контактной сушке. Однако в результате теплового излучения происходит быстрое нагревание не всего тела, а лишь его поверхности. По этой причине при терморадиационной сушке очень интенсивно испаряется поверхностная (свободная) влага, а не связанная. Скорость испарения последней лимитируется не притоком тепла, как сказано ранее, а диффузией влаги изнутри материала к его поверхности. Кроме того, помимо градиента влажности, возникает значительный температурный градиент (поверхностные слои материала имеют более высокую температуру, чем внутренние), благодаря чему влага от верхних слоев будет перемещаться во внутрь материала. Это явление называется термопроводностью. По этим причинам терморадиационный метод сушки применяют для сушки тонколистовых материалов, сыпучих материалов в тонких слоях и, главным образом, для поверхностной сушки лакокрасочных покрытий. Воздух в терморадиационных сушилках не является теплоносителем, а служит лишь для удаления паров влаги из сушильной камеры. Следовательно, для расчета таких сушилок I - x диаграммы не могут использоваться.

Дата добавления: 2014-01-04