Каким путем теплота теплоносителя к материалу передается в конвективных и контактных сушилках
Современная промышленность характеризуется весьма большим чис-лом разнообразных производств, различающихся условиями протекания технологических процессов и многообразием физико-химических свойств пере¬рабатываемых веществ и выпускаемой продукции. Вместе с тем технологи¬ческие процессы различных производств представляют собой комбинацию сравнительно небольшого числа типовых процессов (нагревание, охлаждение, сушка и т.д.). В тепломассообменных установках заметное место занимают процессы сушки. Сушка — это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Целью сушки является улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и, в связи с этим, увеличение возможностей его использования. В химической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид либо паст, либо зерен, крошки, пыли. Это обусловливает выбор соответствующих методов сушки. Сушка является одним из важнейших технологических процессов в различных отраслях промышленности, таких как химическая, фармацевтическая, пищевая и др. Она часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешевыми механическими способами (например, фильтрованием), а окончательное - сушкой. Такой комбинированный способ удаления влаги позволяет повысить экономичность процесса. Но существующее традиционное аппаратурное оформление процессов сушки не всегда может удовлетворить возросшие требования потребителей. Решение задач производства качественной продукции требует более совершенного оборудования с высокой интенсивностью ведения процессов.
Способы сушки материалов и виды сушильных установок
Сушка материалов может производиться естественными и искусственными способами. Искусственная сушка проводится в специальных сушильных установках. Сушильный агент - чаще горячий воздух - искусственным образом (с помощью вентилятора) подводится к материалу. Естественная сушка проводится на открытом воздухе. Процесс этот очень длительный и применяется при массовой обработке материала (сушка торфа). Технологические процессы, протекающие на производстве в той или иной отрасли промышленности, обуславливают выбор соответствующих методов сушки. Например, в химической технологии наиболее широко распространены конвективный и контактный методы сушки. При конвективной сушке тепло передается от теплоносителя к поверхности высушиваемого материала. В качестве теплоносителей используют воздух, инертные и дымовые газы. При контактной сушке тепло высушиваемому материалу передается через обогреваемую перегородку, соприкасающуюся с материалом. Несколько реже применяют радиационную сушку (инфракрасными лучами) и сушку электрическим током (высокой или промышленной частоты). Методы сушки сублимацией, в жидких средах, со сбросом давления находят применение в других отраслях промышленности. Применяемые в промышленности виды сушилок можно классифицировать по технологическим признакам: давлению (атмосферные и вакуумные), периодичности процесса, способу подвода тепла (конвективные, контактные, радиационные, с нагревом токами высокой частоты), роду сушильного агента (воздушные, газовые, сушилки на перегретом паре), направлениям движения материала и сушильного агента (прямоточные и противоточные), способу обслуживания, схеме циркуляции сушильного агента, тепловой схеме и т. д. Высушиваемый материал при любом методе сушки находится в контакте с влажным газом (в большинстве случаев воздухом). При конвективной сушке влажному газу (являющемуся сушильным агентом) принадлежит основная роль в процессе. Поэтому изучение свойств влажного газа необходимо при рассмотрении процессов сушки и их расчетах. Разнообразные процессы тепло- и массообмена между веществами сопровождаются, как правило, нагреванием, охлаждением, увлажнением или осушением воздуха. Иногда эти процессы имеют место при смешении масс воздуха с различными параметрами. Эти процессы, налагаясь один на другой, создают весьма сложные закономерности изменения состояния воздуха. Выбор типа сушилки также зависит и от химических свойств материала. Так, при сушке материалов с органическими растворителями используют герметичные аппараты и сушку обычно проводят под вакуумом; при сушке окисляющихся материалов применяют продувку инертными газами; при сушке жидких суспензий используют распыливание материала. Конструкции сушилок весьма разнообразны и выбор их определяется технологическими особенностями производства. Наиболее широкое распространение получили барабанные сушилки. Эти сушилки отличаются высокой производительностью и относятся к конвективным сушилкам. В качестве сушильного агента в них используют воздух и дымовые газы. В этих аппаратах сушке подвергают соли, топливо, пасты; их используют в производствах соды, удобрений, ядохимикатов. Сушилка представляет собой цилиндрический барабан, к которому крепятся бандажи, опирающиеся на опорные и опорно-упорные ролики. Вращение барабану передается от электродвигателя через редуктор и зубчатый венец, закрытый кожухом. Мощность двигателя составляет, как правило, от 1 до 40 кВт. Частота вращения барабана 1 - 8 об/мин. Размеры корпусов сушилки нормализованы. Так, по нормали машиностроения МН 2106 - 61 установлены следующие диаметры барабанов: 1000, 1200, (1400), 1600, (1800), (2000), 2200, 2500, 2800 мм. Длина барабана зависит от диаметра и составляет 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 м. Обычно отношение длины L барабана к диаметру D должно быть L/D = 3,5 ÷ 7,0. Туннельные сушилки применяют для сушки долго сохнущих материалов. Высушиваемый материал помещают на вагонетки (тележки), которые проталкиваются специальным толкателем через туннель. Длина туннеля составляет 25—60 м. Воздух проходит через весь туннель; во избежание расслаивания потока воздуха по высоте и неравномерности сушки аппарат разбивают на ряд зон, на перекрытиях которых устанавливают отопительно-вентиляционные агрегаты, создающие вертикальную циркуляцию воздуха. Основные размеры таких сушилок определяются продолжительностью сушки. Длина сушилки зависит от размеров тележек, емкости туннеля и определяется производительностью и временем сушки. Сушилка с кипящим слоем. В таких сушилках обычно сушат продукты с размерами зерен от 0,1 до 5,0 мм. Эти аппараты отличаются высокой надежностью, сокращением времени сушки за счет усиленного перемешивания материала в сушильной камере. Такие сушилки используют для сушки сульфата аммония, хлористого калия, винифлекса и целого ряда сыпучих и даже пастообразных материалов. Сушилки просты по конструкции. Материал через бункер подается на наклонную решетку , которая может получать колебания от вибратора . На сетке происходит псевдоожижение материала воздухом, поступающим снизу. Отработанный воздух отводится через верхний патрубок, а материал выгружается через патрубок. В промышленности используют сушилки и с несколькими камерами. Разновидностью этих сушилок являются вихревые сушилки. Распылительные сушилки применяют для обезвоживания концентрированных растворов веществ, суспензий, эмульсий, подвижных паст. Материал, подлежащий высушиванию, распыливается механическими форсунками (производство уксусно-кислого кальция), пневматическими форсунками, центробежными дисковыми распылителями (производство антибиотиков). При этом площадь поверхности материала резко возрастает. Горячий воздух или дымовые газы подаются в сушильную камеру по прямоточной или противоточной схеме и отводятся из камеры через пылеулавливающее устройство. Высушенный материал (сушка происходит мгновенно) падает вниз и гребковым устройством выводится из камеры. Такие сушилки используют для сушки хлористого винила, меламина, триполифосфата натрия, глинозема. Для сушки применяют горячие газы, но вследствие малого времени контакта поверхность материала прогревается только до 60—70°С и не пересыхает. Помимо рассмотренных типов конвективных сушилок в промышленности применяют и другие конструкции: ленточные, камерные, аэрофонтанные сушилки, пневмосушилки, сушилки с виброкипящим слоем и т. д.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Сушильные установки" в других словарях:
Печатная машина — полиграфическая, служит для печатания (См. Печатание) книг, брошюр, газет, журналов, этикеток, плакатов и т.п., а также упаковочной продукции. Кроме полиграфических, имеются П. м. для печати на жести, упаковочном картоне, стекле,… … Большая советская энциклопедия
Сушка (процесс) — У этого термина существуют и другие значения, см. Сушка. Сушка процесс принудительного удаления жидкости из твёрдых, жидких веществ или их смесей с помощью испарения. Чаще всего в качестве удаляемой жидкости выступают влага или летучие… … Википедия
Продовольственное машиностроение — отрасль машиностроения, производящая технологическое оборудование для предприятий пищевой (в т. ч. для мясной, молочной, рыбной, крупяной), мельнично элеваторной и комбикормовой промышленности, а также для предприятий некоторых других… … Большая советская энциклопедия
Сушка торфа — (a. peat drying; н. Torftrocknung; ф. sechage de la tourbe; и. desecamiento de turba, secadura de turba, secado de turba) технол. процесс удаления влаги из торфа испарением при его добыче и произ ве торфяной продукции. Xарактеризуется… … Геологическая энциклопедия
Айрон Op Компани оф Кэнада — ( Iron Ore Co. of Canada ) горнодоб. компания. Oсн. в 1949 в шт. Делавэр (США). См. табл. Принадлежит группе амер. и канад. компаний. Занимается добычей жел. руды и сопутствующих п. и. в Kанаде: м ния Шеффервилл (запасы жел. руды… … Геологическая энциклопедия
71.120.99 — Інше устатковання для хімічної промисловості ГОСТ 2.788 74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты выпарные ГОСТ 2.792 74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты сушильные ГОСТ 2.794 79 ЕСКД. Обозначения условные графические.… … Покажчик національних стандартів
Пожаротушение — Пожаротушение процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для ликвидации пожара.[1] Пожаротушение … Википедия
23093 — ГОСТ 23093 < 78>Установки сушильные для лакокрасочных покрытий. Типы и основные размеры. ОКС: 87.100 КГС: Г48 Машины и оборудование для других отраслей промышленности Действие: С 01.07.79 Изменен: ИУС 5/84, 1/89 Примечание: переиздание 1989 Текст … Справочник ГОСТов
В настоящее время для сушки влажных материалов используют различные методы, отличающиеся природой теплоносителей, принципами их подачи и конструктивными деталями сушилок.
Метолы сушки делятся на:
Движущая сила процесса сушки – разность между упругостью пара растворителя над материалом (Рм) и парциальным давлением паров этого растворителя в воздухе в состоянии насыщения (Рп).
Сушка протекает Рм > Рп и заканчивается Рм = Рп.
Следовательно, чем больше разность (Рм - Рп), тем интенсивнее идет процесс испарения.
Равенство этих показателей (Рм = Рн) - устойчивая влажность материала, называемая равновесной.
Процесс сушки - теплообменныи процесс, описывается уравнением массопередачи:
W - количество испарившейся влаги, т;
К - коэффициент массопередачи, т/Па м 2 с;
F - поверхность раздела фаз, м 2 ;
Рм - давление паров влаги у поверхности материала, Па;
Рп - парциальное давление паров в воздухе;
τ - время процесса, с
Скорость сушки (V, кг/м 2 с) определяется количеством влаги (W), испаряемой с единицы поверхности (F) высушиваемого материала за единицу времени.
В материале различают два вида влаги: свободную и связанную.
· Свободная влага удаляется по закону испарения с открытой поверхности.
· Связанную (капиллярными силами или силами химического состава) влагу удалить трудно, поскольку Рм
· Путем непосредственного соприкосновения высушиваемых материалов с горячим газообразным теплоносителем. например, воздухом (конвективная или воздушная сушка);
· Путем подвода или создания тепла инфракрасными лучами, токами высокой частоты, из замороженного состоянии, микроволновом поле и др. (специальные способы)
Для высушивания растительных вытяжек используют различные типы сушильной аппаратуры.
Основной классификацией сушилок для получения фитопрепаратов является их разделение по конструктивным признакам на;
Почти каждая из сушилок может изготавливаться о различных вариантах:
· По режиму работы (периодического действия или непрерывные);
· По направлению потоков (противоточные, поточные и с перекрестными токами);
· По устройству естественной или искусственной циркуляции суш ильного агента;
· По организации сушильного процесса (нормальный, с подогревом внутри камеры сушки, с промежуточным и подогревом, с возвратом отработанного воздуха и др.);
· По давлению в сушильном камере (атмосферные, вакуумные, глубоковакуумные);
· По роду сушильного агента (воздух, инертные газы, водяной нар и др.);
· По агрегатному состоянию высушиваемого продукта (твердое, жидкое, пастообразное, пенообразное);
· По способу подвода теплоты (кондуктивные, радиационные, конвективные, высокочастотные);
· По способу сушки материала (контактные, конвективные и специальные).
Выбор типа сушильной установки определяется свойствами высушиваемого материала, масштабами производства и целевым назначением.
Высушивание очищенных вытяжек может проводиться по двум схемам:
· без сгущения жидкой вытяжки;
· через стадию сгущения с последующей сушкой.
Контактная сушилка. Сущность метода контактной сушки заключается в том, что материал подается на горячую поверхность. Обогрев поверхности производится тепловым носителем -газ, пар и т.д. Прогревание материала происходит за счет теплопроводности и за счет излучения нагретой стенки. Удаление влажного воздуха из сушилки производится вентиляцией сушилок.
Высушиванию в контактных сушилках подвергают чаще всего сгущенные вытяжки из растительного материала. Однако поскольку эти вытяжки содержат термолабильные вещества, то процесс сушки в контактных сушилках желательно проводить в условиях невысокой температуры, что достигается созданием вакуума.
Простейшей конструкцией контактных вакуум сушилок является вакуум-сушильный шкаф
К сушилкам контактного типа, в которых теплообмен осуществляется через обогреваемую поверхность относятся:
Конвективная сушка
В конвективных сушилках сушильный агент, предварительно нагретый в калорифере, движется в сушилке и соприкасается с высушиваемым материалом. При этом сушилка может работать по основной схеме т.е. с однократным нагревом сушильного агента или с частичным подогревом воздуха в сушильной камере или другими вариантами, в которых температура сушки будет ниже, чем в сушилке по основной схеме, при одинаковом общем расходе тепла.
В зависимости от назначения используют камерные, туннельные, ленточные и барабанные сушилки.
229. Свойства воздуха как сушильного агента: температура, абсолютная и относительная влажность, влагосодержание и теплосодержание.
1. Температура воздуха. Большая разница в температуре материала и воздуха способствует быстрому нагреванию материала и превращению влаги в пар, то есть, увеличивается скорость сушки.
2. Влажность, которая делится на абсолютную и относительную.
Абсолютная влажность представляет содержание или массу водяных паров в единице объема влажного воздуха. В зависимости от температуры и давления влажность меняется.
Где γ – абсолютная влажность; М – масса влаги, кг; V- объем воздуха, м 3 .
Относительная влажность φ – это отношение фактически содержащегося количества водяных паров к максимально возможному при данной температуре.
Относительная влажность является функцией температуры. Воздух становится более сухим с повышением температуры. С другой стороны, с понижением температуры воздух становится все более влажным. Температура, при которой воздух становится насыщенным парами воды, называется точкой росы.
Влагосодержание χ – это отношение массы пара в воздухе по отношению к массе воздуха, в котором он распределен.
где Мп - масса паров воды,
Ма - масса паров воздуха.
4.Теплосодержание — количество тепловой энергии воздуха сухого и водяного пара в сумме.
Q, = с, t + (595 + c,t)x (2.37)
где Q, - теплосодержание воздуха, c,t - теплосодержание сухого воздуха, (595 + c,t)x - теплосодержание водяных паров, находящихся ввоздухе.
Главным параметром, который определяет тот или иной вариант тепловой сушки, является принцип подведения тепла к высушиваемому продукту.
Основные типы сушки, применяемые в сушильном производстве плодово-овощной продукции:
— конвективный;
— кондуктивный;
— радиациационный;
В последние годы все большее распространение находит вакуумная сушка и ее разновидность — сублимационная сушка.
Конвективный способ. Данный вид сушки отличается от других видов тем, что поступление тепла к поверхности частиц высушиваемого сырья происходит в результате движение теплоносителя (нагретого воздуха). Затем горячий воздух перемешивается с влагой, выделяемой из продукта. Этот способ больше всего подойдет для сушки таких продуктов, как овощи, фрукты, грибы, ягоды.
Как правило, оборудование, применяемое для конвективного типа сушки состоит из следующих конструктивных элементов:
— основной сушильной камеры, где происходит непосредственно процесс сушки продукта;
— теплообменника, где создается горячий сушильный агент (воздух). Теплообменник при этом может быть расположен как внутри сушильной камеры, так и отдельно от нее.
— системы воздуховодов, служащих для подачи рабочего и отвода отработавшего воздуха.
В зависимости от применяемого типа энергоносителя, теплообменники бывают:
— паровые,
— газовые,
— электрические,
— огневые,
— водяные.
Сушильное оборудование конвективного типа различается способами размещения продукта для сушки (ленты, противни, сита, полки), а также различными устройствами для его перемещения. Процесс обезвоживания может проходить как при атмосферном давлении, так и под вакуумом (вакуумные сушилки). Технологическое линии могут быть оборудованы системами как с естественной тягой, так и принудительной циркуляцией сушильного агента.
В зависимости от типа продукции и производительности линии, бывает несколько видов сушильного оборудования:
— шкафное оборудование;
— боксовое оборудование;
— ленточное (конвейерные) оборудование;
— туннельное оборудование.
Шкафные и боксовые сушилки — линии периодического действия, а ленточные и тоннельные сушилки — непрерывного.
В настоящее время наиболее востребованы ленточные сушилки непрерывного действия. Преимущества данного типа оборудования:
— позволяет полностью автоматизировать процесс производства;
— позволяет в режиме реального времени регулировать ключевые параметры,
— сушка осуществляется по оптимальным режимам, которые применяются применительно к каждому виду сырья отдельно.
— готовые сушеные продукты получаются однородного и высокого качества.
В таких камерах для изменения состояния воздуха обычно используются следующие процессы:
• Нагревание – путем увеличения подачи в калориферы теплоносителя (перегретой, горячей воды или пара).
• Охлаждение – за счет теплопотерь в окружающую среду при прекращении подачи теплоносителя в калориферы и последующего открытия
заслонок приточно-вытяжных каналов, а также открытия дверей по окончании цикла сушки.
• Осушение воздуха – посредством частичного воздухообмена с окружающей средой через приточно-вытяжные каналы и/или путем нагрева.
• Увлажнение – при прекращении воздухообмена и/или подачи насыщенного пара под очень низким давлением, или распылении воды и/или понижении температуры.
Может быть рассмотрено изготовление сушильных камер с системой прямого нагрева, оборудованных теплогенератором прямого сжигания топлива (древесные отходы, солярка, газ). Нагрев воздуха производится через теплообменники, что исключает прямое попадание
топочных газов в сушильную камеру. При таком методе нагрева процесс сушки проходит так же, как и в обычной конвективной сушильной камере.
Для начального нагрева сушильные камеры могут быть оснащены электрокалориферами и холодильной установкой для частичного осушения воздуха (по принципу теплового насоса) и последующего его разогрева. Такая модель сушилок особенно рекомендуется использовать там, где нецелесообразна установка котельной и/или электроэнергия имеет низкую себестоимость.
Для стран с жарким климатом, где температура воздуха не опускается ниже 15 С, сушильные камеры могут не иметь калориферов. Воздух внутри такой камеры нагревается за счет теплоты окружающего воздуха с помощью теплового насоса, при этом постоянно поддерживается функция частичного осушения воздуха. В обоих случаях используется конвективный способ сушки, близкий к процессу в традиционных сушильных камерах.
В принципе в компании ТЕКТАКО приветствуются всевозможные нестандартные подходы к реализации задач наших клиентов, но в производстве находятся конструкции уже зарекомендовавшие себя на производстве и опытным путём доказавшие свою надежность и рентабельность!
Для полноты представления о работе сушильной камеры рассмотрим такой параметр, как СРЕДА ДЛЯ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ:
1. Воздух
1) при одинаковой температуре Т, более влажный воздух является более легким;
2) при одинаковой UR, теплый воздух (значение Т выше) легче, чем холодный;
3) перегретый пар (ненасыщенный) способен поглощать влагу пока не станет насыщенным (именно это явление позволяет производить сушку паром).
4) при давлении воздуха ниже нормального атмосферного давления (промышленный вакуум) вода закипает при температуре менее 100 С, что позволяет при чередовании давления и вакуума проводить сушку при более низких температурах. Это особенно важно при сушке
древесных пород, особенно чувствительные к высоким температурам.
2. Топочный газ – дым
Как среда для конвективной сушки в последнее время участилось использование топочного газа, который получается при сжигании древесных отходов, минеральных масел или природного газа. Он представляет собой смесь различных газов и пара, в состав которой чаще всего входят СО2, О2, N2, Н2О и около 30% водяного пара, а при неполном сгорании к ним добавляются СО и углеводороды. Такая среда имеет как преимущества, так и недостатки. Однозначно, работа с топочным газом имеет соответственные риски, ввиду того, что его температура в сушильной камере близка к температуре горения, что повышает пожароопасность. По этому требуются иметь в распоряжении надежные инструменты для точной регулировки температуры входящего в камеру газа и использовать промежуточные воздушные теплообменники.
3. Водяной пар
Применяется на определенных этапах сушки древесины, в насыщенном состоянии пар может быть использован в качестве среды нагревания (пропаривания), но не сушки древесины. Перегретый пар способен поглощать влагу и обеспечивать конвективный нагрев материалов.
Нагревая древесину, пар охлаждается. И когда,охлаждаясь, достигает температуры кипения (точка росы), он становится насыщенным. При дальнейшем понижении температуры часть пара конденсируется и переходит в жидкое состояние. В отдельных случаях часть пара, превратившаяся в конденсат, может передавать свою теплоту парообразования материалу.
В дальнейших статьях мы в публичной, доступной для понимания форме расскажем о физике сушки древесины, процессах, происходящих в ней при конвективной обработке и ошибках сушки, приводящих к браку. Посмотрите внимательно на уже имеющиеся статьи, в них
встречаются ссылки на литературу по данной теме с формулами, таблицами и расчетами.
Если необходимый вам материал не обнаружится — просим вас написать нам с нашего сайта и специалисты компании ТЕКТАКО в ближайшее время опубликуют интересующие вас данные.
Инженерная служба TEKTAKO готова в любое время провести телефонную, видео или аудио консультацию по вопросам покупки сушильной камеры для древесины, её монтажа и обслуживания сушильных камер любых типов и производителей, а так же быстрой поставки расходных материалов и комплектующих сушильных камер.
Читайте также: