Классификация сушимых материалов, сушильных установок и сушильных агентов. Основы расчета статики и кинетики сушки.

В различных отраслях народного хозяйства широко распространены процессы высушивания жидкостей (растворителей) с поверхности или из внутренних слоев различных материалов. В качестве удерживаемых материалами жидкостей могут быть вода, метанол, бензин, метаноло-ацетоновая смесь и т.д. Среди существующих способов обезвоживания материалов особое место занимает тепловая сушка, при которой удаление влаги из материала происходит в основном путем испарения.

Сушка - совокупность термических и массообменных процессов у поверхности (внешняя задача) влажного материала способствующих его обезжириванию. Сушка материалов предназначается для улучшения их качества и долговечности (древесины, топлива, пищевых продуктов), возможности длительного хранения.

Для оценки перспективности способа сушки влажные материалы делят на 6 основных групп:

1 )Истинные и коллоидные растворы;

2)Эмульсии и суспензии;

3)Пастообразные материалы, не перекачиваемые насосом;

4)Пылевидные, зернистые и кусковые материалы, обладающие сыпучестью во влажном состоянии;

5)Тонкие и гибкие материалы (ткани, пленка, бумага);

6)Штучные массивные по объему материалы и изделия (керамика, штучные строи материалы, изделия из древесины).

Классификация промышленных сушильных установок по следующим признакам:

1.По способу подвода теплоты к материалу:

-конвективные; -кондуктивные;

-радиационные; -электромагнитные

-комбинированные

2. По функционированию во времени:

-непрерывного действия;

-периодического действия;

-полунепрерывного действия.

3.По конструкции:

-камерные; -шахтные;

-туннельные; -барабанные;

-трубчатые; -ленточные;

-взвешенного слоя; -распылительные и др.

Из приведенной классификации наибольшее распространение получили конвективные сушильные установки. Эти установки разделяют на несколько групп:

1. по применяемому сушильному агенту:

-воздушные;

-на дымовых (топочных) газах;

- на неконденсирующихся в процессе сушки газах (азоте, гелии, перегретом водяном паре).

2. по схеме движения сушильного агента:

-однозонные (с однократным использованием сушильного агента, рециркуляцией);

-многозонные (с промежуточным подогревом сушильного агента, рециркуляцией его в зонах, рециркуляцией между зонами).

3. по давлению в сушильной камере:

-атмосферные;

-вакуумные.

4.по направлению движения сушильного агента относительно материала:

-прямоточные; -противоточные;

-перекрестноточные; -реверсивные.

Выбор сушильного агента производят на основе комплексного исследования технико-экономических показателей сушильной установки, ее технологической схемы и связи ее с тепловой схемой предприятия.

Воздух, как сушильный агент, применяют наиболее часто в тех случаях, когда температура сушильного агента не превышает 500°С. Топочные (дымовые) газы используют для сушки материалов при начальной температуре сушильного агента 200-1200°С, при чем только в тех случаях, когда газовый и твердые компоненты дыма не оказывают существенного влияния на качественные показатели продукта. Азот как сушильный агент применяют в тех случаях, когда сушильный материал может окислиться или являться взрывоопасным. Азот получают в специальных воздухоразделительных установках. Использование в качестве сушильного агента перегретого водяного пара атмосферного давления приводит к интенсификации переноса теплоты и массы внутри сушильного материала, возможности применения высоких начальных температур сушильного агента без увеличения пожароопасности.

Основы расчета статики и кинетики сушки.

Под статикой сушки понимают материальный и тепловой балансы сушильной установки, на базе которых можно установить расходы сушильного агента, теплоты, тепловую экономичность установки, изменение параметров сушильного агента.

Определение количества используемой влаги W представляет конечную цель материально баланса. Сушка является массообменным процессом, в котором влага выделяется из сушимого материала в окружающую среду. Для системы влажный материал-сушильный агент записывают материальный баланс применительно к компоненту - растворителю.

При известных d₁ и конечном d₂ влагосодержании, кг/кг сухого воздуха и массовом расходе сушильного агента G, кг/с, количество испаренной влаги: W=G·(d₂-d₁).

Изменение среднего влагосодержания ω и средняя температура материала в процессе сушки υ составляют кинетику этого процесса. Закономерности d=f(τ) и T=f(τ) позволяют рассчитывать процесс сушки до заданного конечного влагосодержания материала, количество испаренной влаги и расход теплоты на сушку.

№34