У різних галузях народного господарства широко поширені процеси видалення рідини (розчинників) з поверхні або з внутрішніх шарів різних матеріалів. Як утримуваних матеріалами рідин можуть бути вода, метанол, бензин, метанол - ацетоновая суміш, бензино -ізопропіловая суміш і т. П. Серед існуючих способів зневоднення матеріалів (сушка, віджимання, центрифугування, фільтрування, відсмоктування, поглинання хімічними реагентами і т. Д .) особливе місце займає теплова сушка, при якій видалення вологи з матеріалу відбувається в основному шляхом випаровування.
Під сушінням розуміють сукупність термічних і масообмінних процесів у поверхні (зовнішня завдання) і всередині (внутрішня задача) вологого матеріалу, що сприяють його зневоднення. Зневоднення матеріалів, в тому числі і сушка, призначається для поліпшення їх якості і довговічності, наприклад при сушінні деревини, збільшення теплотворення при сушінні палива, можливості тривалого зберігання при сушінні харчових продуктів і т.д. Тому в ряді випадків сушка супроводжується структурно-механічними, хімічними, біохімічними, реологическими змінами висушується.
Швидкість протікання цих процесів, ступінь їх завершеності залежить не тільки від способу підведення теплоти до матеріалу, а й від режиму сушіння.
Для оцінки перспективності способу сушіння вологі матеріали ділять на шість основних груп: справжні і колоїдні розчини, емульсії і суспензії; пастоподібні матеріали, що не перекачуються насосом; пилоподібні, зернисті і кускові матеріали, що володіють сипучістю у вологому стані; тонкі гнучкі матеріали (тканини, плівка, папір і т.п.); штучні масивні за обсягом матеріали та вироби (кераміка, штучні будівельні матеріали, вироби з деревини і т.п.); вироби, що піддаються сушці після грунтування, фарбування, склеювання та інших поверхневих робіт.
барабанний сушарка вентиляційний привід
1. Літературний огляд з теорії і технології процесу сушіння матеріалів
Сушка-це процес видалення з матеріалів вологи, що забезпечується її випаровуванням і відведенням пари, що утворилася. Сушка матеріалів і виробів проводиться в залежності від їх призначення або подальшої обробки. Для ряду матеріалів в результаті сушіння збільшується міцність, довговічність, полегшується обробка, поліпшуються теплоізоляційні властивості і т.д.
Розрізняють сушку природну (на відкритому повітрі) і штучну (в сушарках). При природній сушці матеріал можна висушити тільки до вологості, близької до рівноважної. Перевага штучної сушки полягає в її малої тривалості і можливості регулювання кінцевої вологості матеріалу. Апарати, в яких здійснюють сушку, називають сушарками. За способом повідомлення тепла розрізняють конвективні, контактні, терморадиационной, сублімаційні і високочастотні сушарки. Дисперсні матеріали, до яких відносяться зернисті, порошкоподібні, гранульовані, подрібнені тверді, а також дисперговані рідкі і пастоподібні продукти, в хімічній технології висушують, головним чином, конвективним способом.
У конвективних сушарках тепло процесу несе газоподібний сушильний агент (нагріте повітря, топкові гази або суміш їх з повітрям), безпосередньо дотичний з поверхнею матеріалу. Пари вологи несуться тим же сушильним агентом. У сушарках багатьох типів зі зваженим шаром висушується сушильний агент служить не тільки тепло- і влагоносітелем, але і транспортує середовищем для дисперсного матеріалу.
Якщо зіткнення висушуваного матеріалу з киснем повітря неприпустимо або якщо пари вологи, що видаляється вибухо- або вогненебезпечні, сушильним агентом служать інертні до висушують матеріалу гази: азот, діоксид вуглецю, гелій та інші інертні гази або перегрітий водяну пару.
Швидкість процесу сушіння вологого матеріалу нагрітим повітрям залежить від інтенсивності зовнішнього і внутрішнього тепло- і масообміну, тому що від цих процесів залежить кількість вологи, підведеної до поверхні випаровування.
У найпростішому вигляді процес сушіння здійснюється таким чином, що сушильний агент, нагрітий до гранично допустимої для висушується температури, використовується в сушильному апараті одноразово. Цей процес називається основним. Зниження температури термолабільних матеріалів забезпечується створенням додаткової поверхні нагрівання всередині сушильної камери або нагріванням повітря по ходу процесу за рахунок тепла, повністю вноситься в сушильну камеру. У процесі сушіння у вологому матеріалі відбувається перенос вологи, як у вигляді рідини, так і у вигляді пари.
Вивчення закономірностей переносу вологи і теплоти може йти двома шляхами:
-на основі молекулярно-кінетичного методу, тобто вивчення мікроскопічної картини відбуваються при цьому процесів і осмислення фізичної сутності окремих складових складного явища.
-на основі понять термодинаміки процесу. Вивчає макроскопічні властивості тіл і системи тіл і процеси їх взаємодії, не цікавлячись поведінкою окремих молекул.
Перенесення газоподібної речовини може відбуватися молекулярним шляхом за рахунок хаотичного переміщення окремих молекул (дифузія) або за рахунок спрямованого переміщення молекул, коли кожна з них рухається незалежно один від одного (Ефузія), і молярним шляхом, коли переміщаються групи, скупчення молекул під дією різниці тисків в різних точках тіла.
Для сушки матеріалів, що вимагають підвищеної вологості сушильного агента і невисоких температур, застосовують пристрої, що забезпечують рециркуляцію (повернення) частини відпрацьованого повітря в сушарку, а також сушарки з проміжним підігрівом повітря між окремими ступенями (або зонами) і одночасної рециркуляцією його. При сушінні важко сохне матеріалу або для поліпшення його сипучості застосовують рециркуляцію частини висушеного продукту, тобто повернення його на вхід сушарки і змішання з вихідним матеріалом.
Коли видаляється з матеріалу рідина є цінним продуктом (спирти, ефіри, вуглеводні та інші розчинники), а також при сушінні вогне- та вибухонебезпечних матеріалів застосовують схеми з повністю замкнутим циклом інертних газів, що включають додатково пристрої для конденсації і видалення з системи випаровується вологи і одночасного здійснення циркулюючих в системі газів.
Перераховані схеми є варіантами основного процесу і знаходять широке застосування в багатьох виробництвах хімічної промисловості.
Механізм конвективного сушіння можна представити таким чином. При введенні вологого тіла в нагрітий газ відбувається перенесення тепла до поверхні матеріалу, обумовлений різницею температур між ними, нагрів його і випаровування вологи. При цьому підвищується парціальний тиск поблизу поверхні тіла, що і призводить до переносу парів вологи в навколишнє середовище. В результаті випаровування вологи з поверхні і відведення пари, що утворилася виникає градієнт концентрації вологи в матеріалі, який є рушійною силою внутрішнього переміщення її з глибинних шарів до поверхні випаровування. При переміщенні відбувається порушення зв'язку вологи з речовиною твердого тіла, що вимагає додаткових витрат енергії понад ту, яка необхідна для пароутворення. Тому швидкість процесу залежить від характеру або форми зв'язку вологи з сухою речовиною матеріалу.
1.1 Класифікація сушильних апаратів
Промислові сушильні установки класифікують за такими ознаками:
1) за способом підведення теплоти до матеріалу:
д) комбіновані (конвективно-радіаційні, конвективно -радіаціонно - високо - частотні і т. п.);
2) щодо функціонування в часі:
а) безперервної дії,