4.7. Классификация оборудования сушилок

Оборудование сушилок по своему назначению делится на четыре основные группы: ограждения, транспортные устройства, тепловое и циркуляционное оборудование.

Ограждения – устройства, отделяющие внутреннее пространство сушилки от окружающей среды. Они сооружаются или из обычных строительных материалов (кирпич, бетон, железобетон), или изготавливаются в виде панелей, заполненных теплоизоляционным материалом.

Транспортные устройства – машины и механизмы, предназначенные для формирования слоя или штабеля высушиваемого материала, его загрузки в сушилку и выгрузки из нее, а также транспортировки.

Тепловое оборудование – обеспечивает теплоснабжение сушилки.

Циркуляционное оборудование – используется для создания организованной циркуляции сушильного агента.

Ограждения и транспортные устройства в разных сушилках имеют свои специфические особенности и их целесообразно рассматривать совместно с конструкцией сушилки. Тепловое же и циркуляционное оборудование монтируется из стандартных устройств. Детали этого оборудования целесообразно рассмотреть предварительно.

4.8. Тепловое оборудование сушилок

К основным деталям теплового оборудования сушилок относятся калориферы, конденсатоотводчики, теплопроводы, запорно-регулировочная и контрольно-измерительная аппаратура, топки (в газовых сушилках).

4.8.1. Калориферы

Это теплообменные аппараты, предназначенные для передачи теплоты от среды с более высокой температурой (теплоносителя) к среде с более низкой температурой (сушильному агенту). Калориферы относятся к рекуперативным теплообменникам, в которых теплота от одной среды к другой передается через разделяющую их стенку. В газовых сушилках используют смесительные теплообменники, в которых теплота передается в процессе смешения нагревающей среды с нагреваемой.

В зависимости от применяемых теплоносителей калориферы делятся на паровые, водяные, огневые и электрические. В промышленных сушильных установках используют преимущественно водяные и реже паровые калориферы.

Водяной (или паровой) калорифер представляет собой замкнутую систему сообщающихся металлических трубопроводов, омываемых снаружи циркулирующим сушильным агентом, а изнутри обогреваемых горячей водой или паром.

В водяном и паровом калорифере теплообмен происходит между теплоносителем с большим коэффициентом теплоотдачи ₁ и сушильным агентом с малым коэффициентом теплоотдачи ₂ (₁ >> ₂). Поэтому в сушилках применяют калориферы с оребренной поверхностью. Увеличивая поверхность теплообмена F₂ со стороны сушильного агента путем её оребрения, тем самым увеличивают количество теплоты, передаваемой от теплоносителя (поверхность теплообмена F₁) к сушильному агенту. При этом добиваются выполнения условия ₁F₁  ₂F₂.

В сушилках до последнего времени применяли калориферы двух конструктивных типов: сборные, монтируемые из стандартных труб внутри сушильного пространства, и компактные калориферы заводского изготовления, устанавливаемые в специальных внутренних или внешних воздуховодах сушилок.

Для монтажа сборных калориферов чаще всего применяли отопительные чугунные ребристые трубы (ГОСТ 1816-76) с фланцевыми соединениями (рис. 4.15). Требуемая поверхность нагрева калорифера набиралась из отдельных труб, которые группировались в секции, имеющие самостоятельное питание паром, а внутри секции соединялись параллельно или последовательно с уклоном около 0,01 в направлении стока конденсата. Конкретные схемы монтажа калориферов определялись конструктивными особенностями сушилок.

Невысокая стоимость и высокая коррозийная стойкость способствовали их применению в камерах в строительных ограждениях. Однако они имеют большую удельную металлоемкость (17,84 кг/м²), большие габаритные размеры, увеличенный объем монтажных работ и недостаточную надежность из-за большого числа фланцевых соединений. Поэтому в современных сушильных камерах сборные калориферы из чугунных ребристых труб не применяются.

Рис. 4.15. Чугунная ребристая труба

Из компактных калориферов в сушильных установках наибольшее применение нашли стандартные (ГОСТ 7201-80) стальные пластинчатые калориферы общего назначения.

П

Рис. 4.16. Общий вид пластинчатого калорифера

ластинчатый калорифер (называемый также воздухонагревателем) состоит (рис. 4.16) из двух распределительных коробок (коллекторов) 1 и 3, соединенных оребренными трубками 6. Стенки коллекторов с отверстиями, куда ввальцовываются трубки, называются трубными решетками. Пар (или горячая вода) подается через входной патрубок 2 и, проходя по трубкам, нагревает через поверхность их оребрения воздух, продуваемый перпендикулярно трубкам. Отработавший теплоноситель удаляется через выходной патрубок 7. Воздушный поток, проходящий через калорифер, ограничен с двух сторон коллекторами, а с других двух сторон – боковыми щитками 4. К щиткам и коллекторам крепятся фланцы 5, к которым при необходимости присоединяют воздуховоды.

По характеру циркуляции теплоносителя пластинчатые калориферы подразделяются на два типа: одноходовые, обогреваемые паром, и многоходовые, обогреваемые водой. В одноходовых калориферах (рис. 4.17, а) теплоноситель движется по всем трубкам в одном направлении, а в многоходовых (рис. 4.17, б) – несколько раз изменяет свое направление на обратное, для чего коллекторы разделяются перегородками на несколько замкнутых камер.

Достоинство пластинчатых калориферов – их компактность при большой поверхности нагрева и повышенная по сравнению со сборными калориферами интенсивность теплоотдачи, а также небольшая удельная металлоемкость (4,0…5,4 кг/м²). Однако эти калориферы не вполне отвечают условиям эксплуатации в сушилках (высокая температура и влажность среды с примесью химически активных веществ, выделяемых из древесины). Они быстро ржавеют и требуют частых ремонтов и замены. По данным Гипродрева, срок службы пластинчатых калориферов в сушильных камерах составляет два – три года. Кроме того, они имеют большое аэродинамическое сопротивление со стороны сушильного агента, а, следовательно, и большой расход электроэнергии на привод вентиляторов, особенно значительный, если последовательно по движению сушильного агента включить несколько калориферов.

Рис. 4.17. Схемы движения теплоносителя в одноходовом (а) и многоходовом (б) калориферах

Хорошей коррозионной стойкостью в слабокислой среде сушильного агента обладают специальные биметаллические калориферы. Трубки таких калориферов представляют собой несущие стальные трубки 1, защищенные снаружи ребристой оболочкой 2 из алюминиевого сплава (рис. 4.18). Из оребренных биметаллических трубок и стальных толстостенных коллекторов изготавливают калориферы требуемых размеров или секции для монтажа сборных калориферов. Такие калориферы по совокупности энергетических, конструктивных и технологических характеристик превосходят лучшие стандартные калориферы. Так по коэффициенту теплопередачи они почти в два раза, а по коррозионной стойкости в 5…6 раз превышают пластинчатые (сантехнические) калориферы. Удельная металлоемкость их не превышает 2,7 кг/м².

В настоящее время производят четыре типа биметаллических труб конструктивные размеры которых приведены в табл. 4.1. Трубы типа I применяют для изготовления компактных стандартных калориферов, типа II и III – для изготовления индивидуальных калориферов в сушильных камерах, типа IV – для калориферов с вертикальной установкой труб.

Рис. 4.18. Биметаллическая ребристая труба

Таблица 4.1

Конструктивные размеры биметаллических ребристых труб, мм

Тип	d	d0	dн	dвн	Sp		h
I	39,0	20,0	18,4	16	3,4	0,825	9,5
II	56,0	28,0	25,0	21	3,0	0,750	14,0
III	57,0	26,6	25,0	21	2,5	0,600	15,2
IV	69,5	39,9	38,0	34	3,0	0,600	14,8

Биметаллические трубы в трубных решетках наиболее целесообразно размещать по вершинам равносторонних треугольников (шахматный пучок) или квадратов (коридорный пучок) согласно рис. 4.19. По абсолютному значению теплоотдача в шахматных пучках значительно выше, чем в коридорных, что обусловливается лучшим перемешиванием воздуха, омывающего трубы.

Рис. 4.19. Шахматный (а) и коридорный (б) пучки труб и их геометрические параметры: S₁ – поперечный шаг; S₂ – продольный шаг.