Применение гидрометрии в сушке

Глава 30

ПРОМЫШЛЕННАЯ СУШКА

Схема действия сушки …………………………………………………………………………….…..30.1

Применение гигрометрии к сушке ……………………………………………………………………30.1

Определение времени сушки ………………………………………………………………………… 30.2

Выбор системы сушки …………………………………………………………………………...……30.3

Типы систем сушки …………………………………………………………………………………...30.3

С ушка устраняет воду и другие жидкости из газообразных, жидких и твердых тел. Однако, термин наиболее часто используется для описания удаления воды или растворителя из твердых тел с помощью термических средств. Удаление избытка влаги относится к сушке газа, как правило, путем конденсации или поглощения с сушильным агентом (см. Глава 32 Справочник - Основные принципы 2009 ASHRAE). Перегонка, в частности, фракционная перегонка, используется для сушки жидкостей.

Она является стоимостно-эффективной, чтобы отделить столько воды, сколько возможно от твердого тела с помощью механических методов перед сушкой с использованием термических методов. Механические методы, такие как фильтрация, отбор, прессование, центрифугирование или урегулирование требуют меньше энергии и меньше капитальных затрат на единицу массы удаляемой воды.

В данной главе описывается промышленные системы сушки и их преимущества,
недостатки, относительное потребление энергии и приложения.

Специальное предупреждение: Определенные промышленные помещения могут содержать легковоспламеняющиеся, горючие и/или токсичные концентрации паров или пыли при нормальных или ненормальных условиях. В помещениях, таких как эти, есть ограничения безопасности жизнедеятельности, на которые данная глава не может полностью обращаться. Особые меры предосторожности должны быть приняты в соответствии с требованиями признанных органов власти, таких как Национальная ассоциация пожарной безопасности (НАПБ), Администрация профессиональной безопасности и здоровья (АПБЗ) и Американский национальный институт стандартов (АНИС). Во всех ситуациях, инженеры, конструкторы и монтажники, которые сталкиваются с противоречивыми нормами и стандартами, должны отложить нормы и стандарты, к которым лучше обращаться адреса и меры по обеспечению безопасности жизнедеятельности.

                                                                                                        

Схема действия сушки

 

Когда твердое тело сохнет, одновременно происходят два процесса: (1)
передача тепла для испарения жидкости и (2) передача массы в виде пара и внутренней жидкости. Факторы, регулирующие скорость каждого процесса определяют скорость высыхания.

Основной задачей в промышленной сушке является эффективное обеспечение необходимого тепла. Передача тепла может происходить путем конвекции, теплопроводности, излучения или их комбинации. Промышленные сушилки отличаются по методам передачи тепла на твердое тело. В общем, тепло должно поступать сначала на внешнюю поверхность твердого тела и затем на внутреннюю. Исключением является сушка с помощью электрического тока высокой частоты, где тепло генерируется внутри твердого тела, производя более высокую температуру во внутренней части, чем на поверхности и заставляя тепло двигаться из внутренней части твердого тела на внешние поверхности.

 

30.1

Данный файл лицензирован для использования на вашем компьютере. Копирование и распространение другим лицам запрещено. Дата получения лицензии: 6/1/2011

Справочник ASHRAE 2011 - Система обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха (SI)

30.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ СУШКИ

Следующие три метода определения времени сушки приведены в
порядке предпочтения:
• приведите испытания в лабораторных моделированных условиях сушки для
машина серийного производства, или получите данные о производительности с помощью машины серийного производства.
• Если конкретный материал не доступен, получите данные сушки на аналогичном материале любым из вышеперечисленных способов. Это зависит от опыта исследователя и суждения.
• Подсчитайте время сушки от теоретических уравнений (см. Библиографию). Следует проявлять осторожность при использовании приблизительных значений, полученных данным методом.

При проектировании промышленного оборудования, испытания проводятся в лабораторной сушилке, которая имитирует промышленные условия эксплуатации. Образцы, которые используются в лабораторных испытаниях, должны быть идентичны материалу, который встречается при промышленной эксплуатации. Результаты нескольких испытуемых образцов должны быть сравнены по консистенции. В противном случае, результаты тестов могут не точно отражать характеристики сушки промышленных материалов.

Когда лабораторные испытания нецелесообразны, данные промышленной сушки могут быть основаны на опыте производителя оборудования.

 

Время промышленной сушки

При выборе промышленной сушилки, предполагаемое время сушки определяет, какой размер механизма необходим для данной мощности. Если время сушки было получено из лабораторных испытаний, следующее должно быть рассмотрено:
• В лабораторной сушилке значительная сушка может произойти от излучения и теплопроводности. В промышленной сушилке, эти факторы обычно незначительны.
• В промышленной сушилке, влажность может быть выше, чем в лабораторной сушилке. В операциях сушки с контролируемой влажностью, этот фактор может быть устранен посредством удваивания промышленных условий влажности в лабораторной сушилке.
• Операционные условия не такие однообразные в промышленной сушилке, как в лабораторной сушилке.
• Из-за небольшого используемого образца, исследуемый материал не может быть
эталоном промышленного материала.
Таким образом, разработчик должен использовать опыт и суждения для изменения испытательного времени сушки для соответствия с коммерческим условиям.

 

Расчеты сушилки

 

Чтобы рассчитать предварительную стоимость для промышленной сушилки, циркулирующая скорость потока воздуха, скорость потока кондиционированного и выходящего воздуха и тепловой баланс должны быть определены.

Циркулирующий воздух. Необходимое циркулирование или скорость потока подаваемого воздуха устанавливаются с помощью оптимальной скорости воздушного потока, относящейся к материалу. Данное значение может быть получено в результате лабораторных испытаний или предыдущего опыта, имея в виду, что воздух также имеет оптимальное поглощение влаги.
(См. раздел о Применении гидрометрии в сушке.)

Кондиционированный и выходящий воздух. Скорость потока кондиционированного и выходящего воздуха, необходимого для стационарных состояний в сушилке также обсуждается
в разделе о Применении гидрометрии в сушке. В непрерывно работающей сушилке, взаимодействие между содержанием влаги материала и количеством кондиционированного воздуха определяется следующим образом

GT (W 2 – W 1) = M (w 1 – w 2)                             (1),

где

GT = сухой воздух, подаваемый как кондиционированный воздух на сушилку, кг/с

M = сырье, которое сушится в сушилке непрерывного действия, кг/с

W 1 = коэффициент влажности входящего воздуха, кг водяного пара на кг сухого воздуха

W 2 = коэффициент влажности выходящего воздуха, кг водяного пара на кг сухого воздуха

 (в сушилке непрерывного действия, W 2 является непрерывным; в сушилке периодического действия, W 2

изменяется в течении части цикла)

w 1 = содержание влаги сухого вещества входящего материала, кг воды/кг

w 2 = содержание влаги сухого вещества выходящего материала, кг воды/кг

В сушилках периодического действия, процесс сушки приводится как

G T (W 2 – W 1) = (M 1) dw/ d θ                              (2),

 

где

M1 = масса материала, погруженного в сушилку периодического действия, кг в период
dw/ d θ = мгновенная скорость время испарения, соответствующая w

Количество кондиционированного воздуха постоянно и основывается на средней скорости испарения. Уравнение (2), затем становится идентичным уравнению (1), где M = M1 / q. При этом условии, влажность в сушилке периодического действия уменьшается во время цикла сушки, тогда как в сушилке непрерывного действия, влажность является постоянной при постоянной нагрузке.

Тепловой баланс. Для расчета потребности в топливе сушилки, требуется тепловой баланс, состоящий из следующего:
• Потери излучением и конвекцией из сушилки
• Нагрев промышленного сухого материала до выходной температуры (обычно приблизительно)
• Испарение воды, которая должна быть удалена из материала (обычно предполагается, что будет происходить на влажном термометре)
• Нагрев пара от температуры по влажному термометру в сушилке до температуры выхлопа
• Нагрев от общего объема воды в материале от входной температуры до температуры по влажному термометру в сушилке
• Нагрев кондиционированного воздуха от его начальной температуры до температуры выхлопа

 

Поглощенная энергия должна возмещаться топливом. Выбор и разработка отопительного оборудования является важной частью общей конструкции сушилки.

 

Пример 2. Гидроксид магния сушат с 82% до 4% содержания влаги (влажная основа) в сушилке непрерывного действия с ребристым барабанным питателем (см. Рисунок 7). Необходимой скоростью производства является 0,4 кг / с. Оптимальная температура циркулирующего воздуха для сушки составляет 71 ° C, которая не ограничивается
существующим давлением пара в сушилке.

 

Шаг 1. Лабораторные исследования отображают следующее:

 

Удельная теплоёмкость воздуха (ca) материала (см) воды (cw) водяного пара (cv)

= 1,00 кДж / (кг · К)  = 1,25 кДж / (кг · К) = 4,18 кДж / (кг · К) = 1,84 кДж / (кг · К)

 

 

Температура материала, поступающего в сушилку = 15 ° C

Температура кондиционированного воздуха

по сухому термометру по влажному термометру

= 21 ° C = 15,5 ° C

Температура циркулирующего воздуха

по сухому термометру по влажному термометру

= 71 ° C = 38 ° C

 

Скорость воздушного потока через слой материала в сушилке Загрузка слоя материала в сушилке Испытательное время сушки

= 1,3 м / с = 33,3 кг/м2 = 25 мин

Шаг 2. Предыдущий опыт показывает, что время промышленной сушки на 70% больше, чем время, полученное при лабораторных испытаниях. Таким образом, рассчитывается, что  время промышленной сушки будет  1,7 ´ 25 = 42,5 мин.

Шаг 3. Вместимость слоя материала в сушилке

 

0.4(42.5 х 60) = 1020 кг при 4% (влажная основа)

 

Требуемая площадь конвейера составляет 1020/33.3 = 30,6 м². Предположив, что ширина конвейера составляет 2,4 м, длина зоны сушки составляет 30.6/2.4 = 12,8 м.
Шаг 4. Количество воды в материале, который помещается в сушилку, составляет

 

0.4[82/(100 + 4)] = 0.315 кг/с

 

Количество воды в материале, который вынимается, составляет

 

0.4[4/(100 + 4)] = 0.015 кг/с

 

Таким образом, скорость удаления влаги составляет 0,315 - 0,015 = 0,300 кг / с.

 

Данный документ лицензирован для использования на вашем компьютере. Копирование и распространение другим лицам запрещено. Дата получения лицензии: 6/1/2011

 

 30.3

 

Промышленная сушка

Шаг 5. Воздух циркулирует перпендикулярно конвейеру перфорированной пластины,
таким образом, что объем воздуха является временем скорости набегающего потока площади конвейера:

 

Объём воздуха = 1.3 х 30.6 = 39.8 м³/с

 

Психрометрические диаграммы ASHRAE 1 и 3 показывают данные свойства воздуха:
Приточной воздух (71 ° C по сухому термометру, 38 ° C по влажному термометру)

Влагоёмкость Удельный объём

= 29,0 г / кг (сухой воздух) = 1,02 м3/кг (сухой воздух)

 

Кондиционированный воздух (21 ° C по сухому термометру, 15,5 ° C по влажному термометру)

Влагоёмкость W 1

= 8,7 г / кг (сухой воздух)

Удельный массовый расход сухого воздуха составляет

39.8/1.02 = 39,0 кг / с

Шаг 6. Количество поглощение влаги составляет

0.300/39.0 = 7,7 г / кг (сухой воздух)

Влагоёмкость выходящего воздуха составляет

W ₂ = 29,0 + 7,7 = 36,7 г / кг (сухой воздух)

Замените в Уравнении (1) и рассчитать G_T следующим образом:

G_T (36,7 - 8,7) (1 кг / 1000 г) = (0.4/1.04) (82 - 4) / 100
G_T = 10,7 кг (сухой воздух) / с

 

Следовательно,

Кондиционированный воздух	= 100 ´  10.7/39.0 = 27.4%
Рециркулирующий воздух	= 72,6%

Шаг 7. Тепловой баланс

Физическая теплота материала	= M (tm2 - tm1) см = (0.4/1.04) (38 - 15) 1.25 = 11,1 кВт
Физическая теплота воды	= MW1 (tw - tm1) cw = 0,315 (38 - 15) 4.18 = 30,2 кВт
Скрытая теплота испарения	= M (w1 -  w2) H = 0,300 кг / с ´ 2411 кДж / (кг · К) = 723,3 кВт
Физическая теплота пара	= M(t2 - t w) c v = 0,300 (71 - 38) 1.84 = 18,2 кВт
Необходимое тепло для материала	= 782,8 кВт

Перепад температур (t₂ -  t₃) через слой материала

Необходимое тепло/подаваемый воздух, кг/с х с_а = 782,8/39,0 х 1,00 = 20 К
Таким образом, температура выходящего воздуха составляет 71 - 20 = 51 ° C.

 

Необходимое тепло для кондиционированного воздуха

= GT (t3 - t1) са = 10,7 (51 - 21) 1.00 = 321 кВт

Общее количество тепла, необходимого для материала и кондиционированного воздуха составляет

782,8 + 321 = 1100 кВт

Дополнительное тепло, которое должно быть предоставлено для компенсации потерь излучения и конвекции, может быть рассчитано по известной схеме поверхности сушилки.

 

ВЫБОР СИСТЕМЫ СУШКИ

 

Общая процедура для выбора системы сушки заключается в следующем:
1. Осмотрите подходящие сушилки.
2. Расчеты предварительных затрат различных типов.
(А) Первоначальные вложения
(Б) Эксплуатационные расходы
3. Испытания сушки, проведенные в  опытных или лабораторных образцах, предпочтительно
с использованием доступного самого перспективного оборудования. Иногда
экспериментальная установка оправдана.
4. Заключение испытаний, оценивающих качество образцов высушенной продукции.

 
Факторы, которые могут омрачить эксплуатационные расходы или сумму первоначальных затрат,
включают следующее:

· Качество продукции, которой не следует пренебрегать

·  Потери пыли, растворителя или другого продукта

· Пространственная ограниченность

· Объёмная плотность продукта, которая может повлиять на стоимость упаковки

Фридман (1951) и Паркер (1963) рассматривают дополнительные вспомогательные средства для выбора сушилки.

 

ТИПЫ СИСТЕМ СУШКИ

Рис. 1 Барабанная сушилка

Перевод надписей на рисунке:

Steam heated top roll – Верхний валец, обогреваемый паром

Saturated air to heat exchanger – Насыщенный влагой воздух на теплообменное устройство

Perforated feed pipe – Питательная труба с отверстиями

Rotation – Вращение

Steam heated drum – Барабан, обогреваемый паром

Series of motor driven fans – Комплект вентиляторов, приводимых в движение двигателем

Air-conditioned space – Пространство, проветриваемое воздухом

Knife – Резец

Take-off rolls – Раскаточные вальцы

Material  comes off in a sheet, is broken off into screw conveyor – Материал, который выходит в пластинах, ломается в винтовом конвейере

 

Данный документ лицензирован для использования на вашем компьютере. Копирование и распространение другим лицам запрещено. Дата получения лицензии: 6/1/2011

 

30.4

                                  Справочник ASHRAE 2011 - Система обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха (SI)

плохому профиль влажности через сеть, (4) недостаткам надлежащего контроля, (5)
является дорогостоящей в эксплуатации и установке, и (6) обычно создает нежелательные
условия труда в областях, прилегающих к механизму. Несмотря на эти недостатки, замена существующих систем другими формами сушки является дорогим. Например, Joas и Chance (1975) сообщают, что радиочастотная (диэлектрическая) сушка  бумаги требует около в четыре раза больше капитальную затрату, в шесть раз больше рабочую (тепловую) затрату и в пять раз большую затрату на техническое обслуживание сушки конвективным теплообменомпарового цилиндра.
Тем не менее, увеличения сушки конвективным теплообменом с секциями диэлектрической сушки
компенсирует высокую стоимость радиочастотной сушки и может привести к экономии и увеличенной прибыли от большего производства и повышение окончательного содержания влаги.

Дальнейшее использование больших систем сушки конвективным теплообменом зависит от
снижения потерь тепла из сушилки, улучшения рекуперации тепла и включение других методов сушки для поддержания качества.

 

Индукционная сушка

Индукционная сушка или нагрев используют излучение сверхвысокой частоты (от 900 до
5000 МГц). Это форма нагрева токами высокой частоты и используется

Рис. 2 Плитообразная сушилка токами высокой частоты

Перевод надписей на рисунке:

Platen – Плита

RF field – Высокочастотное поле

Large air gap – Большой воздушный промежуток

Thin web – Тонкий материал

 

для нагрева непроводящих материалов. Из-за высокой частоты, индукционное оборудование способно генерировать экстремальные плотности энергии.

Индукционная сушка  применяется для тонких материалов в виде полос путем прохождения полосы через промежуток раскола светопровода. Экранирование ввода и вывода из делает приложения непрерывного  процесса сложными. Многие проблемы для обеспечения безопасности делают индукционную сушку дороже, чем сушка токами высокой частоты. Управление также трудно, потому что индукционной сушке не хватает самокомпенсирующих свойств непроводящих материалов.

 

Рис. 3 Сушилки токами высокой частоты стержневого типа

Перевод надписей на рисунке:

RF field – Высокочастотное поле

Web –Mатериал

Electrodes – Электроды

Variable air gap – Изменяющийся воздушный промежуток

Configuration 1 – Конфигурация 1

To RF generator – К высокочастотному генератору

Configuration 2 – Конфигурация 2

 

Рис. Поперечное сечение и продольное сечение ротационной машины

Перевод надписей на рисунке:

Section through dryer near feed end – Разрез через сушилку возле загрузочного конца

Hot-air chambers – Камеры горячего воздуха

Exhaust duct – Выхлопная труба

Section near discharge end – Разрез возле стороны выпуска

Wet material from bin – Влажный материал из резервуара-накопителя

Hot-air inlet – Ввод нагретого воздуха

Dry material discharge – Выпуск сухого материала

Dry material – Сухой материал

Moist material – Сырой материал

Wet material – Влажный материал

 

Данный документ лицензирован для использования на вашем компьютере. Копирование и распространение другим лицам запрещено. Дата получения лицензии: 6/1/2011

 

Рис. 5 Кер. камерная сушилка, показывающая валы с циркуляцией воздуха

Перевод надписей на рисунке:

Exhaust – Выхлопная труба

Baffle – Перегородка

Blower – Воздуходувка

Heating surface – Нагреваемая поверхность

Makeup air - Кондиционированный воздух

 

При проектировании сушилок для обработки продуктов насыщенных растворителями, индивидуальные особенности должны быть включены для предотвращения образования взрывоопасных газов. Безопасная эксплуатация требует 100% выпуск воздуха, циркулирующего во время начального периода сушки или в любую часть цикла сушки, когда растворитель испаряется при высокой скорости. В конце цикла продувки, воздух рециркулируется и тепло постепенно применяется. Чтобы предотвратить
взрывы, лабораторные сушилки могут быть использованы для определения количества циркулируемого воздуха, длины цикла и скорости применения тепла для каждого продукта. В цикле сушки, иссушённый воздух, который является дорогостоящим, должен быть рециркулирован, как можно скорее. Воздух не должен быть рециркулирован, когда перекрёстное загрязнение продуктов запрещено.

Сушилки должны иметь специальные функции безопасности в случае, если любая часть цикла сушки не удастся. Ниже приведены некоторые из функций проектирования с учётом требований безопасности, описанные в разделе Промышленные печи и сушилки (Анализ характера и последствий отказов (АХПО) 1990):

· Каждая камера должна иметь отдельный подающий и вытяжной вентиляторы и стеновую панель с аварийными окнами.

·  Окружная скорость концевой части лопасти вытяжного вентилятора должна быть 25 м/с для наклонённых вперёд лопастей, 35 м/с для лопастей с радиальным наконечником, и 38 м/с для наклонённых назад лопастей. Эти скорости производят высокое статическое давление на вентиляторе, обеспечивая постоянные выхлопные объемы при условиях, таких как отрицательное давление в здании или нисходящие потоки  в выхлопных трубах.

· Переключатели недостатка потока воздуха как в приточных, так и в выхлопных трубах
должны выключать вентиляторы и нагревательные элементы и должен звучать сигнал тревоги.

· Регулятор предела высокой температуры в приточном воздуховоде должен отключить нагрев нагревательного элемента и должен звучать сигнал тревоги.

· Электрическая блокировка на дверце сушилки должна прерывать цикл сушки, если дверь открыта за пределами заданного значения, как, например, достаточно широко для того, чтобы человек мог войти для осмотра продукции.

 

Туннельные сушилки. Туннельные сушилки являются измененными кер. камерными сушилками, которые работают непрерывно или полунепрерывно. Вентиляторы циркулируют нагретый воздух или газ сгорания циркулируются вентилятором. Материал обрабатываться на лотках или кладется на валы и проходит через сушилку периодически или непрерывно. Поток воздуха может быть параллельным,
противоточным, или комбинацией, полученной центральным выхлопом (Рисунок 6). Воздух может также протекать через поверхность лотка, вертикально через подстилающий слой, или в любой комбинации направлений. Посредством повторного нагрева или рециркуляции воздуха в сушилке, высокая  асыщенность достигается, прежде чем воздух выпущен, тем самым уменьшая потери физической теплоты.

Следующие проблемы с туннельными сушилками были испытаны и должны быть рассмотрены в будущих проектах:

 

Рис. 6 Взрывобезопасная сушилка для мотков пряжи на тележках, показывающая циркуляцию воздуха и меры обеспечения безопасности

Перевод надписей на рисунке:

Exhaust air – Выходящий воздух

Recirc. air – Рециркулирующий воздух

Auto dampers – Автоматические гасители

Makeup air (dehumidified if required) – Кондиционированный воздух (осушенный при необходимости)

Air safety switch – Переключатель безопасности воздушного движения

Filters – Фильтры

Truck – Вал

Wheel guide – Дисковая проводка

Рис. 7 Сечение продуваемой сушилки непрерывного действия

Перевод надписей на рисунке:

Fin-drum feed – Ребристый барабанный питатель

Dryer – Сушилка

Fan – Вентилятор

· Операторы могут перегружать товарные лотки, чтобы увеличить выпуск продукции, но это может перенапрягать систему и увеличить время сушки.

· Иногда воздух из сушильного туннеля сбрасывается в область производства, повышая влажность. Воздух из сушильного туннеля должны быть выпущен в выход сушильной системы или на открытый воздух.

· Перегруженные товарные лотки добавляют падение давления, что уменьшает поток через сушилку. Панель управления должна указывать утвержденный поток через туннель. Высокий и низкий поток и высокие уровни влажности должны вызывать сигнал тревоги.

· Время цикла может быть уменьшено путем разработки сушилок для перекрёстного потока, вместо потока от начала до конца.

Разновидность туннельной сушилки является точная сушилка непрерывного действия, которая имеет один или несколько сетчатых лент, которые перемещают продукта через нее, как показано на Рисунке 7. Возможны многие комбинации температуры, влажности, направления воздуха и скорости. Утечки горячего  воздуха на входе и выходе могут быть сведено к минимуму с помощью перегородок или наклонных концов, с материалом, входящем и выходящем со дна.

Высокоскоростные сушилки. Высокоскоростные вытяжки или сушилки были использованы в дополнение к конвенциальным барабанным сушилкам для сушки бумаги. При использовании с конвенциальными барабанными сушилками, сушка, нестабильность материала и недостаток процесса управляют результатом. Там, где внутреннее распространение не является контролирующим фактором в скорости сушки, приложения, такие как тонкие проницаемые материалы предполагают больше перспективы.

 

Данный документ лицензирован для использования на вашем компьютере. Копирование и распространение другим лицам запрещено. Дата получения лицензии: 6/1/2011

 

30.6

 

 

Рис. 8 Распылительная сушилка вращающаяся распылением давления

Перевод надписей на рисунке:

High-pressure milk. preconcentrated – Предконцентрированное молоко, находящееся под высоким давлением

Air filters – Воздушные фильтры

Air – Воздух

Fan – Вентилятор

Heating coils – Нагревательные элементы

Spray nozzles; in practice there are a number of these, each in the center of an air chamber – Распылительные сопла; в практической работе существует много таких, каждое в центре воздушной камеры

Cloth bag filters – Мешочные фильтры

Milk – Молоко

Milk dries in this zone, falls out as powder – Молоко высыхает в этой зоне, выходит в виде порошка

Hopper – Накопитель

Powder milk removed here – Сухое молоко убирается здесь 

Exhaust – Выхлоп

 

Распылительные сушилки. Распылительные сушилки использовались в производстве сухого
молока, кофе, мыла и моющих средств. Поскольку высушенный продукт (в виде небольших гранул) является однородным, а время сушки коротким (от 5 до 15 с), то этот метод сушки становится все более важным. Когда жидкость или суспензия сушатся, распылительная сушилка имеет высокие темпы производства.

Распылительная сушка предполагает распыление жидкой подкормки в осушителе горячего газа. Разбрызгивание может образовываться с помощью пневмораспылителя, высоконапорного сопла или вращающегося диска. Температуры входящего газа находятся в диапазоне от 93 до 760 ° C, с высокими температурами, требующими специальные конструкционные материалы. Из-за того, что тепловая эффективность возрастает с температурой входящего газа, высокие входящие температуры желательны. Даже термочувствительные продукты можно сушить при более высоких температурах из-за короткого времени сушки. Горячий поток газа может быть либо параллельным или противоточным к падающим каплям. Осушенные частицы оседают под действием силы тяжести. Мелкозернистый материал в выходящем воздухе собирается в циклонные сепараторы и мешочные фильтры. На Рисунке 8 показана типичная система распылительной сушки.

Физические свойства сухого продукта (такие как, размер частицы, объёмная плотность и запыленность) зависят от характеристик распыления и температуры и направления потока сушильного газа. Конечное содержание влажности продукта контролируется влажностью и температурой потока отходящих газов.

В настоящее время, требуются эксплуатационные данные экспериментальной установки и полномасштабного производства для целей проектирования. Проектирование сушильной камеры определяется характеристиками распылительного сопла и скоростью тепло и массообмена. Существуют эмпирические выражения, которые имеют приближённое среднее значение диаметра частицы, времени высыхания, объема камеры и впускной и выходящей температур газа.

Сушка вымораживанием

Сушка вымораживанием была применена к фармацевтическим препаратам, сывороткам, бактериальным и вирусным культурам, вакцинам, фруктовым сокам, овощам, кофе и экстрактам чая, морепродуктам, мясу и молоку.

Материал замораживается, затем помещают в камеру с высоким вакуумом, подключенную к конденсатору низкой температуры или химическому осушителю. Тепло медленно применяется к замороженному материалу с помощью теплопроводности или инфракрасного излучения, что позволяет летучему компоненту, обычно воде, испариться и конденсироваться или быть поглощенным осушителем. Большинство операций сушки вымораживанием происходят между - 10 и - 40 ° C при минимальном давлении. Хотя этот процесс является дорогостоящим и медленным, он имеет преимущества для  термочувствительных материалов (см. Главу 29 Справочника ASHRAE - Замораживание2010).

 

Вакуумная сушка

Вакуумная сушка использует преимущества снижения в точке кипения воды, которое происходит, когда давление понижается. Вакуумная сушка бумаги была частично исследована. Серьезные осложнения возникают, если бумага рвется, и большие части должны быть удалены. Вакуумная сушка успешно используется для сушки целлюлозы, где более низкие скорости и более высокие массы делают разрывы сравнительно редко.

 

Сушка в перемешанном слое

Равномерная сушка обеспечивается периодическим или постоянным перемешиванием слоя предварительно подготовленных твердых тел с помощью вибрирующего лотка, конвейера, или вибрирующего склона с механическим управлением, или, в некоторых случаях, путем частичного псевдоожижения слоя на перфорированном лотке или конвейер, через который направлен переработанный осушающий воздух. Осушенные и обожженные зерновые продукты являются важным приложением.

 

Рис. 9 Увлажненная центробежная сушилка перекрёстного потока

Перевод надписей на рисунке:

Exhaust – Выхлопная труба

Steam humidifier – Паровой увлажнитель

Humidity sensor – Датчик влажности

Makeup fan – Вытяжной вентилятор

Heaters – Нагревательные приборы

Recirculation fan -  Охлаждающий вентилятор

 

продукты питания, водосодержащие соединения, гипс, глины и древесную целлюлозу.

 

БИБЛИОГРАФИЯ

Chatterjee, P.C. and R. Ramaswamy. 1975. Сушка чернил ультрафиолетовым излучением. Британский производитель чернил 17(2):76.

Clark, W.E. 1967. Сушка в псевдосжиженном слое. Химическая технология 74(Март): 177.

FMEA. 1990. Промышленные печи и сушилки.  Перечень данных №. 6-9. Инженерное общество компании Фэктори Мьючуал, Норкросс, Джорджия.

Friedman, S.J. 1951. Этапы в выборе оборудования сушки. Нагрев и вентиляция (Февраль):95.

Joas, J.G. and J.L. Chance. 1975. Выравнивание влажности с помощью диэлектрического материала, вихревой поток и паровая сушка —Сравнение. Tappi 58(3):112.

Leva, M. 1959. Образование псевдоожиженного слоя. МакГроу-Хилл, Нью-Йорк.

Othmer, D.F. 1956. Образование псевдоожиженного слоя. Рейнхолд Паблишин, Нью-Йорк.

Parker, N.H. 1963. Вспомогательные средства при выборе сушилки. Химическая технология 70(Июнь 24):115.

Фармакопея США 34— Национальный формуляр —29. 2010.

Vanecek, V., M. Markvart, and R. Drbohlav. 1966. Сушка в псевдосжиженном слое. Компания химически модифицированного каучука, Кливленд, Огайо.

 

Соответствующие рентабельные ресурсы

 

Глава 30

ПРОМЫШЛЕННАЯ СУШКА

Схема действия сушки …………………………………………………………………………….…..30.1

Применение гигрометрии к сушке ……………………………………………………………………30.1

Определение времени сушки ………………………………………………………………………… 30.2

Выбор системы сушки …………………………………………………………………………...……30.3

Типы систем сушки …………………………………………………………………………………...30.3

С ушка устраняет воду и другие жидкости из газообразных, жидких и твердых тел. Однако, термин наиболее часто используется для описания удаления воды или растворителя из твердых тел с помощью термических средств. Удаление избытка влаги относится к сушке газа, как правило, путем конденсации или поглощения с сушильным агентом (см. Глава 32 Справочник - Основные принципы 2009 ASHRAE). Перегонка, в частности, фракционная перегонка, используется для сушки жидкостей.

Она является стоимостно-эффективной, чтобы отделить столько воды, сколько возможно от твердого тела с помощью механических методов перед сушкой с использованием термических методов. Механические методы, такие как фильтрация, отбор, прессование, центрифугирование или урегулирование требуют меньше энергии и меньше капитальных затрат на единицу массы удаляемой воды.

В данной главе описывается промышленные системы сушки и их преимущества,
недостатки, относительное потребление энергии и приложения.

Специальное предупреждение: Определенные промышленные помещения могут содержать легковоспламеняющиеся, горючие и/или токсичные концентрации паров или пыли при нормальных или ненормальных условиях. В помещениях, таких как эти, есть ограничения безопасности жизнедеятельности, на которые данная глава не может полностью обращаться. Особые меры предосторожности должны быть приняты в соответствии с требованиями признанных органов власти, таких как Национальная ассоциация пожарной безопасности (НАПБ), Администрация профессиональной безопасности и здоровья (АПБЗ) и Американский национальный институт стандартов (АНИС). Во всех ситуациях, инженеры, конструкторы и монтажники, которые сталкиваются с противоречивыми нормами и стандартами, должны отложить нормы и стандарты, к которым лучше обращаться адреса и меры по обеспечению безопасности жизнедеятельности.

                                                                                                        

Схема действия сушки

 

Когда твердое тело сохнет, одновременно происходят два процесса: (1)
передача тепла для испарения жидкости и (2) передача массы в виде пара и внутренней жидкости. Факторы, регулирующие скорость каждого процесса определяют скорость высыхания.

Основной задачей в промышленной сушке является эффективное обеспечение необходимого тепла. Передача тепла может происходить путем конвекции, теплопроводности, излучения или их комбинации. Промышленные сушилки отличаются по методам передачи тепла на твердое тело. В общем, тепло должно поступать сначала на внешнюю поверхность твердого тела и затем на внутреннюю. Исключением является сушка с помощью электрического тока высокой частоты, где тепло генерируется внутри твердого тела, производя более высокую температуру во внутренней части, чем на поверхности и заставляя тепло двигаться из внутренней части твердого тела на внешние поверхности.

 

Применение гидрометрии в сушке

 

Во многих приложениях, рециркуляция средины сушки улучшает термическую эффективность. Оптимальная доля рециркулирующего воздуха уравновешивает нижнюю потерю тепла, связанную с большим количеством рециркуляции против вышей скорости сушки, связанной с меньшим количеством рециркуляции.

Поскольку влажность осушающего воздуха зависит от коэф