Материальный и тепловой балансы процесса

Основы массопередачи

В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую.

Виды процессов массопередачи.

1. Абсорбция – поглощение газа жидкостью, т.е. процесс разделения, характеризуемый переходом вещества из газовой фазы в жидкую. Обратный процесс выделения газа из жидкости называется десорбцией.

2. Экстракция (в системе жидкость – жидкость) – извлечение вещества, растворенного в жидкости, другой жидкостью, практически не смешивающейся или частично смешивающегося с первой. При этом извлекаемый компонент исходного раствора переходит из одной жидкой фазы в другую.

3. Ректификация – разделение гомогенных жидких смесей путем многократного взаимного обмена компонентами между жидкой и паровой фазами, движущимися обычно противотоком друг к другу.

4. Адсорбция – поглощение компонента газа, пара или раствора твердым пористым поглотителем, т.е. процесс разделения, характеризуемый переходом вещества из газовой (паровой) или жидкой фазы в твердую. Обратный процесс – десорбция проводится после адсорбции и часто используется для регенерации поглощенного вещества из поглотителя.

5.Сушка – удаление влаги из твердых материалов главным образом путем ее испарения. В этом процессе влага переходит из твердой фазы в газовую или паровую.

6. Кристаллизация – выделение твердой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов. Кристаллизация характеризуется переходом вещества из жидкой фазы в твердую вследствие изменения его растворимости.

7. Растворение и экстракция (в системе твердое тело – жидкость). Растворение характеризуется переходом твердой фазы в жидкую и представляет собой процесс, обратный кристаллизации.

 

Правило фаз. Знание равновесия в процессах массопередачи позволяет установить пределы, до которых могут протекать эти процессы. В основе равновесия лежит известное правило фаз.

Ф + С = К +2

 

где Ф – число фаз;

С – число степеней свободы, т.е. число независимых переменных, значения которых можно произвольно изменять без нарушения числа или вида фаз в системе;

К – число компонентов системы.

 

Направление массопередачи. Распределяемое вещество всегда переходит из фазы, где его содержание выше равномерного, в фазу, в которой концентрация этого вещества ниже равновесной. Направление переноса распределяемого вещества, т.е. направление массопередачи, можно определить с помощью линии равновесия и рабочей линии.

 

 

 

Пусть массопередача происходит между фазами Ф_Х и Ф_У, где и – рабочие концентрации.

Если рабочая линия располагается ниже линии равновесия, то для любой точки (например А) < и > , где и – равновесные концентрации распределяемое вещество будет переходить в этом случае Ф_Х → Ф_У.

Если же рабочая линия расположена выше линии равновесия, то для произвольно выбранной точки А, > и <

При этом распределяемый компонент будет переходить из фазы Ф_У → Ф_Х

 

Равновесие при абсорбции

 

В случае растворения в жидкости бинарной газовой смеси (распределяемый компонент А, носитель В) взаимодействуют две фазы (Ф-2). Для данной системы газ – жидкость переменными являются температура, давления и концентрация в обеих фазах. Следовательно, в состоянии равновесия при постоянных температуре и общем давлении зависимость между парциальным давлением газа А (или его концентрацией) и составом жидкой фазы однозначна. Эта зависимость выражается законом Генри: парциальное давление р_А растворенного газа пропорционально его мольной доле х_А в растворе:

(1)

 

где – парциальное давление поглощаемого газа, находящегося в равновесии с раствором, имеющим концентрацию х_А;

– концентрация газа в растворе, равновесном с газовой фазой, в которой парциальное давление поглощаемого компонента равно ;

Е – коэффициент пропорциональности или константа Генри.

 

Если – мольная доля извлекаемого компонента А в газовой смеси и Р –общее давление в системе, то парциальное давление , по закону Дальтона, можно выразить так:

 

Подставляя данное выражение в (1) получим:

 

где m – коэффициент распределения.

 

Скорость процесса

 

Основное уравнение массопередачи, определяющее количество М вещества, переносимого из фазы в фазу в единицу времени:

где х^* и у^* – равновесные концентрации в данной фазе, соответствующие концентрациям распределяемого вещества в основной массе другой фазы;

К_х и К_у – коэффициенты массопередачи, выраженные соответственно через концентрации фаз Ф_х и Ф_у.

 

При такой форме записи уравнения массопередачи движущая сила процесса выражается разностью между рабочей и равновесной концентрацией (или наоборот).

Коэффициент массопередачи (К_х или К_у) показывает, какое количество вещества переходит из фазы в фазу за единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе массопередачи равной единице:

 

 

где β_г – коэффициент массоотдачи от потока газа к поверхности контакта фаз;

β_ж – коэффициент массоотдачи от поверхности контакта фаз к потоку жидкости.

 

С помощью данных уравнений массопередачи обычно находит поверхность контакта фаз F и по ней рассчитывают основные размеры аппарата

 

Для Δх_ср аналогично.

Интеграл в знаменателе называется числом единиц переноса и обозначается n_оу или n_ох

 

Число единиц переноса:

 

Характеризует изменение рабочей концентрации фазы, приходящееся на единицу движущей силы.

 

Определение числа единиц переноса

Метод графического интегрирования. Задаваясь рядом значений у между у_Н и у_К строят кривую зависимость 1/(у – у^*) от у. Измеряют площадь, ограниченной кривой, крайними ординатами, соответствующими у_Н и у_К и осью абсцисс. После этого находит величину искомого интеграла с учетом масштабов М₁ и М₂.

 

Число единиц переноса можно найти и простым графическим методом. Если рабочая линия прямая, а равновесная на всех участках соответствующих одной единице переноса, является прямой или имеет малую кривизну.

 

 

 

 

АВ = ВС, АС = 2АВ, АСD «ступенька», состоящая из двух отрезков выражающих изменение концентрации фаз: горизонтальный отрезок АС (фаза Ф_х) вертикальный СD (фаза Ф_у). Вертикаль КЕ, проведенная через точку В, изображает среднюю движущую силу на данном участке аппарата, в котором происходит изменение рабочей концентрации изображенными линиями АС и СD.

Средняя движущая сила и число единиц переноса

Таким образом, изменение рабочей концентрации на данном участке (отрезок ) равно средней движущей силе на этом участке (отрезок ) и следовательно, «ступенька» изображает одну единицу переноса.

Из подобия ΔАСD и ΔАВЕ следует, что , по построению и , откуда:

 

 

Интеграл в знаменателе называется числом единиц переноса

(W)

 

 

Число единиц переноса характеризует изменение рабочей концентрации фазы, приходящееся на единицу движущей силы.

Или же можно сказать, что одну единицу переноса можно рассматривать как участок аппарата, для которого изменение концентрации одной из фаз равно средней движущей силе на этом участке.

Выразим общее число единиц переноса n_ох и n_оy в функции от числа единиц переноса в фазах. Для этого вместо уравнения массопередачи рассмотрим уравнение массоотдачи, т.е. заменим К_x и К_y на b_х и b_y, а равновесные концентрации y^* и х^* на концентрации по поверхности раздела х_гр, y_гр.

Представим уравнение массоотдачи в виде:

(А)

 

Тогда уравнение массоотдачи запишем в виде:

(Б)

где G – расход фазы Ф_y;

y – концентрация этой фазы.

 

После интегрирования уравнения (Б) по всей поверхности массопереноса получим число единиц переноса в фазе Ф_y:

 

Аналогично число единиц переноса для фазы Ф_х:

 

где L – расход фазы Ф_х

 

Разделяя переменные и интегрируя уравнение (А) с учетом выражения (W) найдем зависимость между числом единиц переноса n_оy и коэффициентом К_y:

 

Уравнения аддитивности фазовых сопротивлений:

 

Отсюда, используя правило аддитивности фазовых сопротивлений получим:

 

Теперь вместе коэффициентов b_х и b_y подставим полученные значения n_х и n_y, т.е. установим связь между n_оy, n_y и n_х:

Величина называется фактором процесса массопередачи.

 

Обозначим для кратности это выражение А, получим:

 

Аналогично для фазы Ф_х можно вывести:

 

Перегонка жидкости

 

Посредством перегонки разделяют жидкостные смеси, все компоненты которых летучи (но имеют различную летучесть) при одной и той, же температуре. Если мы перегоняем бинарную смесь, то в результате получаем – пар, содержащий относительно большое количество легколетучего или низкокипящего компонента (НК), чем исходная смесь. Неиспарившаяся жидкость имеет состав более богатый труднолетучим или высококипящим компонентом (ВК).

Эта жидкость называется остатком, а жидкость, получаемая в результате конденсации паров дистиллятом или ректификатом и флегму – жидкость, возвращаемую для орошения колонны.

Существуют два типа перегонки:

Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров.

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров.

 

Материальный баланс

 

Пусть в колонну поступает F кмоль исходной смеси, состав которой х_F молей долей НК. Сверху из колонны удаляется G кмоль паров, образующих после конденсации флегму и дистиллят P кмоль, его состав х_Р молей долей НК. На орошение колонны возвращается флегма Ф кмоль, ее состав х_Р = х_Ф

 

F + Ф = G + W

Поскольку G = Р + Ф, то F = Р + W

 

Соответственно материальный баланс по НК:

Fх_F = Рх_Р + Wх_W

 

1 – ректификационная колонна; 2 – кипятильник; 3 – дефлегматор; 4 – делитель флегмы.

 

На некотором расстоянии от верха колонны находится так называемая питающая тарелка, куда и поступает исходная смесь. Питающая тарелка делит колонну на две части, в верхней части (а) должно быть обеспечено обогащение паров НК, эта часть называется укрепляющей. В нижней части (в) необходимо в максимальной степени удалить из жидкости НК, эта часть называется исчерпывающей.

 

Минимальное флегмовое число

 

 

– состав дистиллята в паровой фазе;

– равновесное содержание данного компонента в паровой фазе исходного продукта.

R_опт = 1,3R_min + 0,3

 

1 – эксплуатационные расходы; 2 – капитальные затраты; 3 – общие затраты на ректификацию.

 

С увеличением R возрастает движущая сила процесса и уменьшается необходимое число теоретических и действительных ступеней. В итоге при некотором флегмовом числе рабочий объем колонны будет минимальным и следовательно будет минимальна ее стоимости.

 

Ректификация многокомпонентных смесей

 

Число колонны для ректификации многокомпонентной смесей должно быть на одну меньше, чем число компонентов, на которые разделяется смесь.

В ректификационных установках используются главным образом аппаратуры двух типов: насадочные и тарельчатые.

В кипятильнике – поверхность нагрева представлена в виде змеевика, или кожухотрубчатый теплообменник.

Меньшее гидравлическое сопротивление насадочных колонн по сравнению с барботажными особенно важно при ректификации под вакуумом.

 

Сушка

 

В химической промышленности применяется искусственная (сушка материалов в специальных сушильных установках) и естественная сушка.

По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:

1) конвективная сушка – путем непосредственного соприкосновения материала и сушильного агента;

2) контактная – путем передачи тепло от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

3) радиальная – путем передачи тепла инфракрасными лучами;

4) диэлектрическая – путем нагрева в поле токов высокой частоты.

А также специальные виды сушки.

Абсолютная влажность определяется количеством водяного пара в кг, содержащегося в 1м³ влажного воздуха.

Относительная влажность φ называется отношение массы водяного пара в 1м³ влажного воздуха ρ_П при данных условиях, температуре и общем барометрическом давлением к максимально возможной массе водяного пара 1м³ воздуха ρ_Н (плотность насыщенного пара) при тех же условиях:

 

Количество водяного пара, содержащегося во влажном воздухе и приходящегося на 1кг абсолютно сухого воздуха, называется влагосодержанием:

 

Энтальпия I влажного воздуха относится к 1кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха t (⁰С) как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха с_С.В. t и водяного пара хi_П (Дж/кг сухого воздуха):

 

Все эти данные можно найти по диаграмме I – х Л.К. Рамзина.

После достижения равновесия между влажным воздухом и испаряющейся влагой температура последней примет постоянное значении, равное температуре мокрого термометра t_М

 

 

++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++ ++++++++++

 

Скорость массопередачи

Закон Фика: количество вещества dM, продиффундировавшего за время dτ через элементарную поверхность dF (нормальную к направлению диффузии), пропорционально градиенту концентрации этого вещества:

или

 

Удельный поток вещества или скорость молекулярной диффузии:

 

где D – коэффициент молекулярной диффузии.

 

Коэффициент диффузии показывает, какое количество вещества диффундирует в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равной единице.

D возрастает с увеличением температуры и понижением давления.

D – физическая константа и не зависит от гидродинамических условий.

Весовые и мольные доли

 

Пусть смесь, состоит из компонентов А, В, …К, …, N; весовые доли (или весовые проценты), которых в смеси и молекулярные веса равны М_А, М_В, …, М_К, …, М_N.

Число молей компонента К, приходящегося на 1 кг смеси, составляет . Соответственно содержание этого компонента в смеси (в мол. долях):

 

 

Массы отдельных компонентов, содержащихся в 1 кмоль смеси, составляют , а общая масса 1 кмоль смеси:

 

 

Соответственно весовая доля К–го компонента:

 

Объемная концентрация и весовые доли

 

Обозначим объемные концентрации компонентов в смеси через: с_А, с_В, … с_К, …, с_N кг/м³. Сумма с_А+ с_В + … + с_К + … + с_N представляет собой массу смеси в 1 м³ ее объема, или плотность смеси. Следовательно, весовая доля любого компонента выражается через его объемную концентрацию:

 

Относительные концентрации

 

Пусть – относительные весовые концентрации распределяемого компонента во взаимодействующих фазах Ф_х и Ф_у. В жидкой кг/кг Н₂О, в газовой кг/кг воздуха. Общая масса фаза .

Соответственно весовая концентрация распределяемого компонента:

 

 

отсюда

 

Если концентрация распределяемого компонента зона в мольных долях, то его относительная концентрация:

 

где М, М_н – молекулярный вес распределяемого компонента и носителя, кг.

 

+++++++++++ +++++++++++++++++++ +++++++++++++

Избирательное растворение, предназначенное для извлечения того или иного компонента из твердого пористого материала, называется экстракцией из твердого, или выщелачиванием.

Перенос вещества из фазы к границе раздела фаз или в обратном направлении, т.е. в пределах одной из фаз, называется массоотдачей.

Процессы массопередачи можно разделить на две группы. К одной группе относятся процесса (абсорбция, экстракция и др.), в которой участвуют минимально три вещества: одно образует первую фазу, другое – вторую фазу, а третье представляет собой распределяемое между фазами вещество (вещество лишь носитель).

К другой группе относятся процессы (ректификация), в которых вещества, составляющие две фазы, обмениваясь компонентами, сами непосредственно участвуют в массопередаче и уже не могут рассматриваться как инертные носители распределяемого вещества.

Распределяемое вещество внутри каждой фазы переносится путем диффузии, поэтому процессы массопередачи называют также диффузионными.

 

Способы выражения состава фаз

 

Обычно количественный состав фаз выражают:

1. в объемных концентрациях, принимая за единицу массы 1 кг или 1 кмоль; объемная концентрация представляет собой число кг или кмолей данного компонента, приходящееся на единицу объема фазы (кг/м³ или кмоль/м³);

2. в весовых или мольных долях, представляющих собой отношение кг или кмоль данного компонента к массе всей фазы, выраженной в кг или кмолях;

3. в относительных концентрациях, т.е. в виде отношения кг или кмолей данного компонента, являющегося распределяемым веществом, к числу кг или кмолей компонента – носителя, количество которого остается постоянными в процессе массопередачи.

 

 

Массообменные аппараты
С фиксированной поверхностью фазового контакта   – Пленочные – Полочные – Распылительные	С поверхностью контакта, образуемой в процессе движения потоков   Тарельчатые   – Колпачковые – Клапанные – Ситчатые – Струйные – Решетчатые – S – образные	Насадочные   – Со смоченной насадкой –С затопленной насадкой	С внешним подводом энергии     – С механичес-кими мешалками – Пульсационные – Ротационные

 

 

Тарельчатые колонны

 

с решетчатой тарелкой с дырчатой тарелкой

 

1 – тарелка; 2 – отверстия

 

с S – образными элементами с подвижной шаровой насадкой

 

1 – тарелка; 1 – тарелка ситчатая;

2 – S – образные элементы; 2 – насадка шаровая

3 – переливная трубка.

 

 

со струйной тарелкой с двойной зоной фазового контакта

 

 

 

1– пластина; 2 – карман сливной; 1 – тарелка ситчатая;

3 – перегородка переливная; 4 – тарелка. 2 – насадка шаровая;

3 – диск распыляющий.

По способу слива жидкости: 1) тарелки со сливным устройством; 2) тарелки без сливного устройства.

Колпачковые тарелки – ТСК; с туннельными колпачками – ТСТ; с чугунными колпачками – ТЧК; с медными – ТМК; с S – образными элементами – ТСБ.

– Колпачковые тарелки стальные d_опр = 400; 500; 600; 800; 1000 мм колпачки царговые.

d_колп = 80; 100; 150 мм; углеродистая сталь Ст3кп; легированная сталь 08Х13; 12Х18ХН10Т.

Колпачки с прорезями: ширина – 4 мм, высота 15, 20, 30 мм.

Расстояние между тарелками – 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 мм.

– ТСК – Р (секции), d от 1000 – 3600 мм, цельносварные.

– ТКК (керамические), стойкие к кислотам:

тарелка цельная, d до 600 мм, пластмассы;

составная, d от 800 до 1800 мм.

– ТСТ, d ≥ 1400 мм, для нефтеперерабатывающей промышленности, длина колпачка 760, 810, 1092 и 1800 мм; ширина и высота 80 мм.

– кКлапанные тарелки d от 1000 до 4000мм, материал тарелки ВСт3сп4, 08Х13.

– Ситчатые тарелки, d от 1200 до 4000 мм, расстояние между тарелками – 450, 500, 600, 700, 800, 900 мм, суммарная площадь сечения отверстий 10% от площади тарелки.

– Решетчатые тарелки d от 1000 до 2400 мм, расстояние между тарелками от 300 – 600 мм.

 

Ситчатые тарелки. d_отв = 1 – 5 мм.

Барботажный пылеуловитель 80% ~ 20%

 

 

а) схема устройства колонны; б) схема работы тарелки; 1 – корпус; 2 – тарелка горизонтальная; 3 – переливная труба; 4 – стакан.

 

Газ движется в виде отдельных струек и пузырьков. Но газ должен двигаться с определенной скоростью, чтобы жидкость не «проваливалась» в отверстия тарелки.

Тарелка имеет небольшое сопротивление, но, однако, чувствительна к загрязнению и не горизонтальности.

 

Колпачковые тарелки – эти тарелки менее чувствительны к загрязнениям и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны. Прорези колпачков выполнены в виде зубцов треугольной или прямоугольной формы. Интенсивность образования пены и брызг зависит от скорости движения газа и глубины нагружения колпачка в жидкость.

 

1 – тарелка; 2 – газовый патрубок; 3 – колпачки; 4 – сливные трубки.

 

Колпачковые тарелки изготавливают с радиальным или диаметральным переливом жидкости.

Тарелка с радиальным переливом представляет собой стальной диск 1, который крепится на прокладке 2 болтами 3 к опорному кольцу 4. Колпачки 5 располагаются в шахматном порядке. Жидкость переливается по периферийным сливным трубкам 6, движется к центру и сливается на следующую тарелку по центральной трубке 7 и затем снова движется к периферии.

Тарелка с диаметральным переливом жидкости представляет собой срезанный с двух сторон диск 1, установленный на опорном листе 2. С одной стороны тарелка ограничена приемным порогом 3, с другой – сливным порогом 4 со сменной гребенкой 5. Здесь вместо сливных трубок установлены сегментообразные отверстия, ограниченные перегородками 6, что снижает вспенивание жидкости при ее переливе.

 

 

а – радиальный перелив; 1 – диск; 2 – прокладка; 3 – болты; 4 – опорное кольцо; 5 – колпачки; 6 – периферийные переливные трубки; 7 – центральная сливная трубка; б – диаметральный перелив; 1 – диск; 2 – опорный лист; 3 – приемный порог; 4 – сливной порог; 5 – сменная гребенка; 6 – перегородка; 7 – колпачки.

 

Недостатки: сложность устройства и высокая стоимость, низкие предельные нагрузки по газу, высокое гидравлическое сопротивление, трудность очистки.

 

Клапанные и балластные тарелки – в случае если скорость газа сильно меняется.

 

 

а, б – круглые клапаны; в – тарелка с балластным клапаном; 1 – клапан; 2 – кронштейн – ограничитель; 3 – балласт.

 

Балластные тарелки отличаются по устройству от клапанных тем, что в них между легким круглым клапаном 1 и кронштейном – ограничителем 2 установлен на коротких стойках, опирающихся на тарелку, более тяжелый, чем клапан, балласт 3. Клапан начинает подниматься при небольших скоростях газа. С дальнейшим увеличением скорости газа клапан упирается в балласт и поднимается вместе с ним. Они отличаются равномерной работой и полным отсутствием провала жидкости во всем интервале скоростей газа.

Клапанные тарелки. Диаметр клапана 45 – 50 мм, отверстия под клапаном 35 – 40 мм, шаг между ними 75 – 150 мм, высота подъема 6,5 – 8мм. Своим весом клапанные пластинки автоматически регулируют величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки.

Достоинства: высокая пропускная способность, гидродинамическая устойчивость. Недостатки: высокое гидравлическое сопротивление, обусловленное весом клапана и балласта.

 

Колонны с провальными тарелками без сливных устройств: дырчатые (диаметр отверстий 4 – 10 мм, суммарная площадь сечения всех отверстий по отношению к сечению колонны составляет 10 – 25%); решетчатые (отверстия в виде выфрезерованных или выштампованных шелей шириной 3 – 8 мм); трубчатые (решетки, образованные из ряда параллельных труб, присоединенных к коллектору); волнистые тарелки (гофрированные металлические листы с отверстиями 4 – 8 мм).

 

 

Аппараты с внешним подводом энергии

 

Дробление потока с использованием механических и инерционных сил.

В зависимости от способа подвода энергии и конструктивных схем: 1) аппараты с мешалками; 2) роторные; 3) пульсационные – экстракция.

 

Конденсационно – испарительный способ:

– роторно – пленочная колонна. Недостатки: ограниченность по высоте и диаметру (требования к жесткости и прочности ротора), высокие эксплуатационные расходы.

– роторно – дисковые – разделение вследствие разности плотностей при обтекании кольцевых перегородок.

 

 

– роторно – центробежный экстрактор напорный.

 

 

В каналах движется: ТФ – от оси к периферии ротора; ЛФ – от периферии к оси; ТФ – отводится у стенок аппарата; ЛФ – около оси аппарата.

 

Пульсационные аппараты – жидкости сообщают возвратно – поступательные колебания:

1) с помощью вибрирующих внутри аппарата перфорированных тарелок;

2) посредством специального механизма (пульсатора).

Пульсаторы могут быть: поршневые, пневматические, мембранные.

 

 

Устройство сушилок

 

Конвективная сушка

Камерные сушилки. Периодического действия, работают при атмосферном давлении. Материал располагается на лотках, устанавливаемых на стеллажах, находящихся внутри сушильных камер. Вентилятором подогретый воздух затягивается в камеру.

Туннельные сушилки. Здесь вагонетки с материалом перемещаются по рельсам вдоль длинной камеры прямоугольного сечения. На входе и выходе имеются герметичные двери. Сушильный агент движется прямотоком или противотоком. Недостатки: длительная и неравномерная сушка, ручное обслуживание.

Ленточные сушилки – непрерывная сушка при атмосферном давлении. Материал движется на ленте, натянутой между ведущим и ведомым барабанами. Влажный материал подается на один конец ленты и удаляется с другого, который обдается, горячим воздухом или топочными газами, которые движутся противотоком (одноленточные или многоленточные).

Барабанные сушилки

 

Она состоит из барабана, устанавливаемого с небольшим уклоном к горизонту и опирающегося с помощью бандажей на ролики. Барабан приводится во вращение через зубчатую передачу и редуктор электродвигателем. Число оборотов барабана 5 – 8 мин^-1. Материал поступает через питатель, перемешивается лопастями и поступает на внутреннюю насадку. Сушильный агент движется прямотоком. Чтобы избежать усиленного уноса пыли скорость агента 2 – 3 м/сек. Перед выбросом агент очищается в циклоне от пыли, высушенный материал удаляется через разгрузочную камеру.

Насадка подъемно – лопастная, секторная, распределительная, перевалочная.

 

Диаграмма изменения влагосодержания и температуры во времени

 

 

По характеру взаимодействия:

 

Сушилки

 

Конвективные	Контактные	Специальные
– камерные – туннельные – барабанные – ленточные – петлевые – турбинные – шахтные – с псевдоожиженным слоем – с виброкипящим слоем – распылительные – аэрофонтанные	– гребковые вакуумные – вальцевые – барабанные – вакуум сушильные шкафы	– терморадиационные –высокочастотные (диэлектрические) – сублимационные – пневматические

 

 

Классификация:

– по величине давления в камере – атмосферные и вакуумные;

– по режиму работы – периодического и непрерывного действия;

–по направлению движения сушильного агента – прямоточные, противоточные, перекрестные, реверсивные;

–по характеру движения сушильного агента – с естественной и принудительной циркуляцией;

–по способу нагрева сушильного агента – с паровым подогревателем, с огневым подогревателем, путем смещения с топочными газами, с электронагревом.

 

Камерная – периодического действия, атмосферная, в маломасштабных производствах, противоточная.

Плита состоит из 16 пластин 1,5х0,3м; площадь одной пластины 0,132м², всей полки 2,11м².

Длительность сушилки 20 – 50 мин.

Производительность по испаряемой влаги – 80 – 100 кг/ч; по сырому продукту 500 – 3500 кг/ч.

 

Туннельная: одноходовая, двухходовая.

Листовой и штучный материал; противоточный и смешенный ток. Скорость газа не менее 1 – 1,5 м/с.

 

Двухходовая

 

 

1 – размоточное устройство; 2 – нож; 3 – туннель; 4 – намоточное устройство.

 

 

Ленточная:

Одноленточная

 

 

1 – лента; 2 – пароперегреватель; 3 – вентилятор; 4 – сопла; 5 – выхлоп пара.

 

Многоленточная

 

1 – камера сушилки; 2 – бесконечная лента; 3 – питатель; 4 – ведущие барабаны; 5 – калорифер; 6 – ведомые барабаны.

 

Петлевая. Длина петли 5 м; скорость выхода изделия: бумаги 6 – 10 м/мин, кинопленки 4 – 7 м/мин; толщина слоя 5 – 25 м; температура агента 300 ⁰С.

 

Линейная

 

1 – питатель; 2 – прижимные валки; 3 – направляющий барабан; 4 – сетчатая лента с пастой; 5 – транспортер, несущий петли; 6 – разгрузочный ролик; 7 – ударники; 8 – шнек для высушенного материала; 9 – пустая сетка.

 

Турбинные: рама + тарелки; 2 об/мин; турбина 60 об/мин; сыпучие материалы; диаметр сушилки до 12 м; число тарелок – 20 шт.

 

Шахтная сушилка: со свободным падением материала; с замедленным падением материала. Высота аппарата 60 – 80 м.

 

С псевдоожиженным слоем: однокамерные, многокамерные.

 

Аэрофонтанные сушилки – скорость газа 0,2 – 0,5 м/с; с решеткой; без решетки.

 

Распылительная сушилка. Температура газа ≈ 110 – 850 ⁰С; давление воздуха ≈ 0,3 МПа.Тангенциальный ввод теплоносителя.

 

 

Высокочастотная:

 

 

1 – ламповый высокочастотный генератор; 2 – сушильная камера; 3, 4 – пла