Классификация сушилок

Признак классификации

Типы сушилок

Давление в рабочем пространстве Режим работы Сушильный агент Направление движения сушильного агента относительно материала Характер циркуляции сушильного агента Способ нагрева сушильного агента Кратность использования сушильного агента Схема нагрева сушильного агента Способ удаления влаги из сушилки Способ подвода тепла к материалу Структура сушимого материала Конструкция сушилки

Атмосферные и вакуумные Периодичного и непрерывного действия Воздушные на продуктах сгорания, на смеси воздуха с продуктами сгорания и на перегретом паре С прямотоком, противотоком, перекрестным током и реверсивные С естественной и принудительной циркуляцией С паровыми воздухоподогревателями, огневыми воздухонагревателями-рекуператорами, путем смешения с продуктами сгорания, с электронагревом. Однократные и с рециркуляцией С централизованным подогревом, индивидуальными агрегатами и промежуточным подогревом С воздухообменом, конденсационные и с химическим поглощением влаги. Конвективные, контактные (сушка на горячих поверхностях), с лучистым нагревом (терморадиационные), с нагревом токами высокой частоты, комбинированные, акустические. Твердый материал, кусковой, ленточный, пылевидный, паста или жидкий раствор. Коридорная, камерная, шахтная, ленточная, конвейерная, барабанная, трубчатая, вибрационная и т. п.

Камерные сушилки. Основным элементом камерной конвективной сушилки (рис. 6-15) является прямоугольная камера, внутри которой помещается сушимый материал, остающийся неподвижным в течение всего процесса сушки. Загрузка и выгрузка материала производятся с одной стороны сушилки. Камерные сушилки являются сушилками периодического действия и применяются при малых количествах сушимого материала. В них производят сушку древесины, керамических и силикатных изделий, различных сыпучих и волокнистых материалов, льняной и конопляной тресты и т. п.

Сушимый материал подается в камерные сушилки на вагонетках, периодически перемещаемых вручную или при помощи специальных механизмов.

Туннельные или коридорные вагонеточные сушилки. Туннельная вагонеточная сушилка представляет собой удлиненную камеру, внутри которой высушиваемый материал перемещается на вагонетках в продольном направлении; иногда ее называют коридорной. Загрузка и выгрузка высушиваемого материала происходят в разных концах камеры.

По режиму работы туннельные сушилки — сушилки полунепрерывного действия. Они применяются для массовой сушки материалов (древесины, керамических изделий, различных сыпучих и волокнистых материалов), которые укладываются для этой цели на вагонетки.

Ленточные сушилки. Ленточные сушилки работают по принципу непрерывного действия и применяются для сушки хлопка, шерсти, пряжи и других материалов волокнистого строения, фруктов и овощей, нарезанных на мелкие кусочки (ломтики толщиной 5—7 и длиной 20—30 мм), а также чая, спичек, льняной и конопляной соломки и т. п. Сушилка представляет собой камеру, внутри которой высушиваемый материал передвигается вместе с несущей его лентой. Сушка производится воздухом или смесью его с топочными газами при температуре смеси 70—170 °С.

Схема ленточной сушилки для спичечной соломки показана на рис. 6-18. Циркуляция воздуха осуществляется осевыми вентиляторами ЦАГИ. Воздух пронизывает материал сверху вниз и прижимает сушимую соломку к ленточному транспортеру. Высушенный материал сходит с ленты в ящик или на отводящий транспортер. Такие сушилки строятся с шириной ленты до 2—2,2 м и длиной 30—40 м. Недостатком их является неравномерность сушки по толщине слоя. Лучшие результаты по равномерности сушки имеют многоярусные ленточные сушилки, в которых материал перемешивается при пересыпке с одной ленты на другую.

Конвейерные сушилки. Конвейерные сушилки бывают только непрерывного действия и применяются для сушки металлических изделий по­сле окраски, клееных изделий из шпона и фанеры, в литейных цехах — для сушки опок и стержней и т. п. Они представляют собой камеры, внутри которых высушиваемый материал передвигается на несущем конвейере.

Конвейерная сушилка для сушки окрашенных автодеталей показана на рис. 6-19. В этой сушилке воздух и высушиваемые детали движутся противотоком. Для сушки некоторых красок и лаков допускается высокая температура; в этом случае воздух может подогреваться в рекуператоре топочными газами из специальной топки. Применение бескалориферного подогрева воздуха (смешиванием с газами или в регенераторах) в данном случае недопустимо, так как сушильный агент дол­жен быть совершенно чистым.

Барабанные сушилки [Л. 22, 28]. Барабанные сушилки (рис. 6-20) применяются для сушки угля, песка, глины, известняка и других сыпучих материалов. Основным элементом их является горизонтальный или чуть наклоненный вращающийся со скоростью 2—6 об/мин цилиндрический барабан, внутри которого перемещается по длине, перемешивается и одновременно сушится сыпучий материал. Наклон барабана относительно горизонтальной оси предусмотрен для постепенного передвижения материала от одного конца к другому и составляет обычно до 6°. Внутри барабана в зависимости от сушимого материала устанавливают различные насадки или продольные лопасти, способствующие интенсификации процесса сушки.

О сновной характеристикой барабанных сушилок является напряжение объема барабана по влаге, т. е.

— количество испаряемой влаги в 1 м³ объема барабана в час.

В еличина А зависит от типа, степени заполнения и числа оборотов барабана, теплофизических свойств и разме­ров материала, я также от температуры, влажности и ско­рости сушильного агента вну­три барабана и составляет от 50 до 150 кг/(м³ · ч). Расход тепла q = 3 340 5 000 кДж на 1 кг влаги, а расход электроэнергии на вращение и вентиляцию барабана равен от 0,005 до 0,007 кВт · ч на 1 кг испаренной влаги.

Сушилки, работающие по принципу распыливания. Распыливающие сушилки непрерывного действия применяются для сушки молока, яиц и различных жидких растворов. Они представляют собой камеру, внутри которой сушка материала происходит в распыленном состоянии. Распиливание достигается при помощи механических и пневматических форсунок или быстро вращающегося диска, помещенных внутри сушильной камеры. На рис. 6-24 показана сушилка с распыливанием сушимого материала при помощи диска.

Терморадиационные сушилки

 В последние годы как в нашей стране, так и за границей в различных отраслях промышленности получил применение новый способ суш­ки материалов — инфракрасными лучами (лучистой тепловой энергией). Этот способ применяется для поверхностной сушки лакокрасочных покрытий, металлических и деревянных изделий, тонких бумажных, текстильных материалов и измельченных пищевых продуктов, а также при сушке в тонком слое сыпучих материалов, когда требуется удалить только поверхностную влагу или переместить ее внутрь изделия (например, при сушке литейных форм)

В альцовые сушилки (рис. 6-27). Вальцовые сушилки являются сушилками непрерывного действия и предназначаются для сушки текучих веществ (растворов, -коллоидов и суспензий). В качестве основного узла они имеют один или два полых вращающихся вальца, обогреваемых изнутри паром или каким-либо другим теплоносителем. На поверхности вальцев за период менее одного оборота происходит высушивание нанесенного тонким слоем жидкого или пастообразного материала. Высушенный материал соскабливается с вальца скребком или специальными ножами.

Цилиндрические сушилки работают по принципу непрерывного действия и применяются для сушки ленточных материалов (тканей, бумаги, целлюлозы и т. п.). Основными элементами сушилки являются несколько вращающихся полых цилиндров, обогреваемых изнутри паром, на горячей поверхности которых происходит высушивание ленточного материала.

Сушилки выполняются с вертикальным и горизонтальным расположением цилиндров. Материал огибает цилиндры, соприкасаясь с горячей поверхностью. На рис. 6-28 показана цилиндрическая сушилка для сушки хлопчатобумажных тканей.

Трубчатые сушилки (рис. 6-29). Трубчатые сушилки при­меняются главным образом для сушки угля и представляют собой наклонный вращающийся барабан, в днищах которого завальцованы трубки диаметром 100/108 мм для бурых и 119/128 мм для каменных углей. Они могут применяться и для других измельченных кусковых материалов.

Влажный материал специальным приспособлением — питателем — подается в трубки и при вращении барабана передвигается по ним к выходу для выгрузки. Для лучшего заполнения, перемешивания и дробления материала с целью увеличения поверхности испарения при вращении барабана трубки внутри заполнены различными металлически вставками.

Сублимационные сушилки

 Сублимация представляет собой процесс испарения твердого тела, т. е. превращение его непосредственно в газообразное состояние без промежуточного прохождения через жидкое состояние, и является процессом обезвоживания или сушки материала в замороженном состоянии.

Сублимационная сушка в зависимости от рода материала производится при остаточном давлении 0,2—2 мм рт. ст. Процесс сублимационной сушки материала в замороженном состоянии протекает при не­прерывном углублении поверхности испарения и может характеризо­ваться постоянной и падающей скоростью сушки (при удалении связанной влаги). Температура материала в первый период остается постоянной и повышается во второй период сушки.

Тепло на испарение берется из окружающей среды через теплопроводные стенки камеры или от специальных термоизлучающих подогревателей, в которых иногда циркулирует вода с температурой 40 — 60°С.

Сушка сублимацией применяется в настоящее время для весьма чувствительных к нагреву материалов, например биологических фармацевтических препаратов (пенициллин, стрептомицин, кровяная плазма, биопрепараты и т. п.), а также для некоторых пищевых продуктов (мясо, рыба, ягоды, фрукты и т. п.). Высушенный таким способом материал имеет пористое губчатое строение, сохраняет полную биологическую активность, растворимость и допускает длительное хранение.

П ринципиальная схема установки для сушки сублимацией, показанная на рис. 6-30, не отличается от схемы вакуум-сушилки. Разница состоит в том, что конденсатор охлаждается не водой, а циркулирующим через холодильную установку рассолом, температура которого поддерживается в пределах от —20 до — 40 °С в соответствии с требуемым вакуумом. Вследствие того, что конструкция непрерывно действующих конденсаторов получается очень сложной, из-за необходимости снятия и удаления образующегося льда, в настоящее время применяют схемы с двумя конденсаторами, один из которых находится в работе, а в другом тает лед.

7.1 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Г идравлический расчет устанавливает затрату энергии на движение теплоносителей через аппарат. Полный набор , необходимый для движения жидкости или газа (при скорости газа, не превышающей 0,2 скорости звука) через теплообменник, определяется по формуле

Гидравлические потери на трение в трубах, каналах и при продольном омывании пучка труб теплообменного аппарата определяются по формуле:

К оэффициенты сопротивления для пучка труб при поперечном омывании (перпендикулярно оси труб):

Здесь s₁ – расстояние между осями труб поперек движения потока ( по ширине пучка); s₂ – расстояние между осями труб вдоль движения потока (по глубине пучка); d – наружный диаметр трубы; m – число рядов в пучке в направлении движения.

Г идравлические потери давления в местных сопротивлениях: в патрубках, крышах, трубных решётках, перегородках, диффузорах, насадках, задвижках, вентилях и других элементах теплообменника определяется про формуле

где ξ – коэффициент местного сопротивления; его находят отдельно для каждого элемента теплообменника, затем подсчитывают все Δp_м, значения которых суммирует.

П отери давления, обусловленные ускорением потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянно сечении канала,

Где ω₁, ρ₁ и ω_2, ρ₂ – скорости, м/с, и плотности газа, кг/м³, во входном и выходном сечениях потока; для капельных жидкостей Δp_у ничтожно мало и не принимается в расчет.

Е сли газовая полость аппарата сообщается с окружающей стердой, то

Где h- расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя, м; ρ₁ и ρ₂ – плотность газа в аппарате и окружающей среде.

Величина Δp_г в случае движения газа называется сопротивлением самотяги. Если теплообменник не сообщается с окружающим воздухом (включен в замкнутую систему), то Δp_г = 0

Рассмотрим некоторые простейшие схемы включения теплообменника. В схеме на рис. 7-1, а теплообменник подключен к тепловой сети. Горячая вода поступает из прямого трубопровода (отмечен плюсом), проходит по аппарату в качестве греющего теплоносителя и, охладившись, уходит из него в обратный трубопровод ( отмечен минусом). В этом случае бывает задано Δp_с = p₁ – p₂ (разность давлений в прямой и обратной линии сети). Необходимо так спроектировать теплообменник, чтобы Δp_с = Δp + Δp_т (где Δp и Δp_т – гидравлические сопротивления теплообменника и трубопроводов, соединяющих его с тепловой сетью).

Рис. 7-1. Схемы подключения теплообменников.

а – к теплосети; б – к топке с естественной циркуляцией теплоносителя; в – с разрывом струи; г – c сифоном; д – последовательное включение двух теплообменников; 1 – теплообменники; 2 – насосы; 3 – топка; 4 – баки или колодцы; 5 – трубы теплосети; 6 – вентили или задвижки.

На рис. 7-1, б представлена схема подвода тепла в теплообменник от змеевика, расположенного в топке. Циркуляция греющего теплоносителя происходит здесь за счет гравитационного напора, поэтому для гидравлического расчета в этом случае используется другая формула