Материальный и тепловой балансы сушки

Материальный баланс

Пусть количество влажного материала, поступающего в су­шилку, равно G₁ кг/сек, а его влажность w₁ вес. долей. В ре­зультате сушки получается G₂ кг/сек высушенного материала (влажностью w₂ вес. долей) и W кг/сек испаренной влаги.

Тогда материальный баланс по всему количеству вещества выразится равенством:

G₁=G₂+W кг/сек (3-16)

Тогда материальный баланс по всему количеству вещества выразится равенством:

G₁(1-w₁)=G₂(1-w₂) (3-17)

Баланс по абсолютно сухому веществу, количество которого не меняется в процессе сушки:

Из этих уравнений определяют количества высушенного ма­териала G₂ и испаренной влаги W.

Для теплового расчета сушилки необходимо знать расход воздуха на сушку, который определяется из баланса впаги.

Если на сушку расходуется L кг абсолютно сухого воздуха, причем влагосодержание влажного воздуха на входе в сушилку d₀ кг/кг сухого воздуха, а на выходе из сушилки d₂ кг/кг сухого воздуха, то с воздухом поступает Ld₀ кг влаги. Из материала испаряется W кг влаги, с отработанным воздухом уходит Ld₂ кг влаги.

Следовательно, баланс влаги в сушилке выражается равен­ством

Ld₂=Ld₀+W

откуда расход воздуха составляет:

кг

Удельный расход воздуха (на 1 кг испаренной влаги), оче­видно, составит:

кг сухого воздуха/кг влаги (3-18)

Из выражения (3-18) видно, что удельный расход воздуха зависит только от разности влагосодержаний отработанного и свежего воздуха. Расход воздуха будет тем больше, чем выше его начальное влагосодержание d₀, которое определяется темпе­ратурой и относительной влажностью воздуха. Поэтому расход воздуха, при прочих равных условиях, будет возрастать с уве­личением t₀ и φ₀. Следовательно, расход воздуха на сушку в лет­них условиях больше, чем в зимних, и устройства для перемеще­ния воздуха (газодувки, вентиляторы) необходимо выбирать по расходу воздуха в самый теплый месяц года.

Значения t₀ и φ₀ зависят от климатических условий района, в котором работает данная сушилка. Средние значения этих ве­личин в самый теплый и самый холодный месяцы года для раз­личных районов СССР приводятся в справочных таблицах (см. Приложение XVII).

Пример 3-2.Определить количество влаги, испаряемой за 1 ч из ма­териала, поступающего на сушку в количестве G₁ = 1235 кг/ч с начальной влажностью w₁ = 77,5% (считая на общий вес). Влажность высушенного материала w₂ = 5%.

Решение. Производительность сушилки по высушенному материалу в соответствии с формулой (3-17) составляет

кг/ч

По формуле (3-16) определяем количество влаги, испаряемой из мате­риала за 1 ч:

кг/ч

Тепловой баланс

Составим тепловой баланс относительно тепла, переданного сушилке (рис. 3-6), с учетом того, что количество подводимого в сушилку тепла Q в общем случае слагается из тепла Q_н нагре­вания сушильного агента (в воздухоподогревателе или топке) и тепла Q_доб., сообщаемого дополнительно в сушильной камере.

Рис. 3-6. Принципиальная схема конвективной сушилки: 1 – камера сушилки; 2 – вентилятор; 3 – воздухоподогреватель; 4 – допол­нительный воздухоподогреватель в камере сушилки.

Для составления баланса введем следующие обозначения (в дополнение к принятым ранее):

с, с_в, с₂ и с_т — средние удельные теплоемкости сушильного агента (на 1 кг сухого), влаги, удаляемой из материала, высушенного материала и транс­портных устройств сушилки, Дж/кг·град;

t₀ и t₂ — температуры сушильного агента перед воздухоподогревателем и после сушилки, °С;

ϑ₁ и ϑ₂ — температуры материала на входе и выходе из сушилки, °С;

G_τ — масса транспортных устройств, кг;

t_T^’ и t_T^’’ — температура транспортных устройств на входе и выходе из сушилки, °С;

i_П⁰ и i_п^’’ — энтальпия водяного пара в свежем и отработан­ном сушильном агенте, дж1кг_г

Баланс тепла может быть выражен следующим образом:

Приход тепла	Расход тепла
С сушильным агентом	Lct0	G сушильным агентом	Lct2
Свысушиваемым материалом	G2c2 ϑ1	С высушенным материалом	G2c2 ϑ2
С влагой, испаряемой из материала	Wcв ϑ1	С испаренной влагой	Wiп’’
Физическое тепло транспорт- ных устройств	GTcTtT’	Физическое тепло нагретых транспортных устройств	GTcTtT’’
Подводимое тепло	Q=QH+Qдоб	Потери тепла в окружающую среду	Qп

Уравнение теплового баланса выражается равенством:

Lct₀ + G₂c₂ ϑ₁+Wc_в ϑ₁+ G_Tc_Tt_T^’ + Q =

= Lct₂+ G₂c₂ ϑ₂+ Wi_п’’+ G_Tc_Tt_T^’’+Q_п (3-19)

Решая уравнение (3-19) относительно количества подводи­мого тепла, получим:

Q =Lc (t₂ - t₀)+W(i_п’’-c_в ϑ₁) + G₂c₂ (ϑ₂ - ϑ₁)+ G_Tc_T (t_T^’’ - t_T^’) + Q_п (3-20)

Последний случай соответствует сушке в адиабатических условиях, которые возможны в сушилке, работающей без тепло­вых потерь. В такой сушилке удельные потери тепла на нагре­вание высушенного материала (q_М),транспортных устройств (q_T) и в окружающую среду (q_П), а также добавочно вводимое в сушильную камеру тепло (q_доб.) и энтальпия материала (c_вϑ₁) на входе в сушилку равны нулю:

q_П= q_М = q_T = q_доб.= c_вϑ₁=0 (3 -26)

Такая сушилка называется теоретической. Процесс сушки в ней протекает адиабатически при постоянной энтальпии воз­духа I= const: испаряемая из материала влага вносит в су­шильный агент ровно столько тепла, сколько он отдает, охла­ждаясь, на испарение влаги. В соответствии с выражением (3-7) в теоретической сушилке при уменьшении c_C.B.t на та­кую же величину возрастает xi_П, поэтому сумма обоих слагае­мых остается постоянной (I= const).

В частном случае такие же условия сушки возможны и в реальной сушилке, если приход тепла в ней (q_доб.+ c_вϑ₁) точно равен тепловым потерям (q_M + q_T + q_П), т. е. Δ = 0.

Пример 3-3. Определить количество тепла, передаваемое топочными газами высушиваемому материалу, из которого удаляется влаги W = 0,26 кг/сек Температура газов на входе в сушилку t₁= 250°C, на вы­ходе из сушилки t₂ — 75° С.

Начальная температура материала θ₁= 25°C. Количество получаемого высушенного материала G₂ = 0,08 кг/сек, его температура θ₂= 65° С. Теплоемкость высушенного

материала с_м = 1255 дж/кг-град (0,3 ккал/кг • град), теплоемкость испаренной влаги (воды)с_в = 4190 дж/кг •град (1 ккал/кг • град).

Решение.Тепло, передаваемое газами материалу,расходуется на испарение влаги (Q_HсП.) инагреваниевысушенного материала (Q_M).

Из уравнения (3-20) теплового баланса сушилки следует,что расход тепла на испарение влаги из материала [с учетом выражения (3-8)] со­ставляет:

Q_исп.= w(i_п^’’-c_в θ₁) = w(r₀+c_п t₂-c_в θ₁) = 0,26 [(2493 + 1,97 • 75)-10³ — 4190 • 25] =

= 659 000 Вm

а расход тепла на нагревание высушенного материала равен:

Qm = G₂c_m (θ₂- θ₁) = 0,08 • 1255 (65 — 25) = 4020 Вm

Общее количество переданного тепла составит:

Q = Q_исп. + Q_m = 659 000 + 4020 = 663 000 Вm (571 000 ккал/ч)

Изображение процесса сушки на I—x- диаграмме Для построения процесса сушки на I—x-диаграмме должны быть заданы параметры воздуха начального состояния (обычно t_o, ф_о) и еще два параметра воздуха: (t₁ и ф₂), или (t₁и t₂), или (h и <р₂). Сначала строят для заданных условий теоретический процесс сушки, который изображается в виде ломаной линии АВС (рис. 21-7), отрезки которой па­раллельны осям координат. Вер­тикаль АВ изображает процесс нагревания воздуха в воздухопо­догревателе при х=const; ее проводят из точки пересечения линий Аз = const и <po = const (точ­ка Л) до пересечения с изотер­мой t₁ = const (точка В). Нак­лонная прямая ВС характеризу­ет теоретический процесс сушки, протекающий при постоянной энтальпии / = const. Ее прово­дят из точки В параллельно оси абсцисс до пересечения с изотер­мой t₂ = const или с линией <р₂ = const (точка С). Если заданы t_Q, <р₀ и t₂, ф₂, по­строение несколько изменяется: из конечной точки C(t₂, <р₂) про­водят линию / = const, а из на­чальной ТОЧКИ A (t₀, фо) — линию х = const до пересечения их в точке В. Построение процесса в реаль­ной сушилке сводится к опреде­лению наклона линии сушки. Эта линия также имеет началь­ную точку В, но может отклоняться в ту или другую сторону от линии теоретической сушки ВС в зависимости от знака вели­чины А (рис. 3-8,а). При Δ>0 энтальпия /₂ > /₁ и соответственно линия сушкив реальной сушилке (ВС₁ на рис. 3-8, а) пройдет выше ли­нии/ = const в теоретической сушилке (ВС на рис. 21-8, а). При Δ< 0 энтальпия /₂ < /₁ и соответственно линия сушки будет более крутой и пройдет ниже / = const (линия ВС₂ на рис. 3-8, а).1Линич сушки в реальной сушилке соответствует уравнению (21-25), в котором координаты /₂ и х₂ конечной точки могут быть заменены текущими координатами I их любой про­межуточной точки Е, лежащей на этой линии:

(3-27)

На диаграмме разность I —I₁ изображается отрезком Ее в мм, умноженным на масштаб энтальпии m_f (ккал/кг на 1мм). Следовательно

Рис. 3-8. Построение процесса сушки в реальной сушилке

на I— x-диа­грамме.

Схемы сушки

Основным, или простым, процессом сушки воздухом назы­вают наиболее распространенный сушильный процесс, при кото­ром воздух нагревается только один раз в подогревателе перед сушилкой и однократно проходит через сушилку (рис. 21-9). Рассматривая изменение параметров воздуха, можно видеть, что при таком процессе воздух поступает в сушилку с низкими х₁ и ф₁ а перепад температур воздуха t₁-t₂ в сушилке значи­телен. Это обусловливает жесткие условия процесса, недопу­стимые при сушке некоторых материалов.

Более мягкие условия сушки и лучшее использование тепла воздуха до­стигаются при другихсхемах взаимодействия материала и сушильного агента Главные из этих схем.

1) сушка с дополнительным подогревом воздуха;

2)сушка с промежуточным подогревом воздуха;

3)сушка с возвратом (рециркуляцией)части отработанного воздуха,

В сушилке с дополнительным подогревом (рис 3-10) воздух нагре­вается дважды сначала в подогревателе до температуры, зависящей от свойств высушиваемого материала,а за­тем дополнительно в сушилке.

Процесс изображается ломаной линией АВ₁С, в наружном воздухоподогревателе подво­дится тепло

и дополнительно в сушилке подводится тепло (для простоты на рисунке изображен процесс в теоретической сушилке)

Як

Л

АВi CD

М

х2 — х0

CD

Таким путем можно, снижая температуру подогрева воздуха перед сушилкой, значительно уменьшить перепад температур t₁-t₂ в процессе сушки.

В пределе все это тепло, необходимое для испарения влаги из материала, можно подвести в самой сушилке (линия АС). Однако в этом случае температура воздуха будет очень низка и сильно снизится способность воздуха испарить влагу, соответственно уменьшится производительность сушки для лучшего использования тепла следует нагревать его перед сушилкой до предельной температуры, определяемой свойствами высушиваемого материала, например до температуры t₁^’, соответствующей точке В₁. Как видно из рисунка 3-10, без дополнительного нагревания воздуха пришлось бы нагревать в подогревателе

перед сушилкой до температуры t₁, значительно превышающую допустимую (точка В).

Рис. 3-10. Сушка с дополнительным подогревом воздуха в сушильной камере (схема сушки и I-x диаграмма процесса).

Уменьшить перепад температур при испарении влаги из материала можно проводя сушку по иной схеме- в сушилке с промежуточным подогревом воздуха (рис. 3—11). Обычно такие сушилки состоят из нескольких последовательно соединенных секций (зон), между которыми установлены воздухоподогреватели. На диаграмме I-x (рис 3-11, внизу) процесс в сушилке мс промежуточным подогревом изображен ломанной линией

АВ’C’B”C”B’”C.

Рис. 3-11. Сушка с промежуточным подогревом воздуха (схема сушилки и I-x диаграмма процесcа).

В сушилке происходит ступенчатый подогрев воздуха (линии АВ', С'В", С"В"'), вследствие чего создаются мягкие и гибкие условия сушки, так как промежуточные температуры нагревания и степени насыщения воздуха мо­гут быть выбраны в соответствии со скоростью испарения влаги из мате­риала. Благодаря постепенному нарастанию влагосодержания воздуха в та­ких сушилках можно успешно высушивать материалы, для которых тре­буются равномерные условия сушки при невысоких температурах.

Как видно из рис. 3-11, при основном процессе сушки в сушилке, рабо­тающей в тех же пределах изменения параметров сушильного агента, послед­ний пришлось бы нагревать до температуры t₃, определяемой точкой В, т. е. до значительно более высокой температуры, чем в сушилке с промежуточ­ным подогревом ( ).

В сушилке с частичной рециркуляцией воздуха (рис. 3-12) часть отра­ботанного воздуха смешивается со свежим, полученная смесь нагревается в воздухоподогревателе и поступает в сушилку. Процесс в сушилке изобра­жается на
I — х-диаграмме ломаной линией АМВ₁С, причем точка А характеризует состояние свежего воздуха, точка С — со­стояние отработанного воздуха, точка М — состояние смеси.

Рис. 3-12. Сушка с частичной рециркуляцией воздуха (схема сушкилки и I-x-диаграмма процесса).

Линия AM изображает процесс смеше­ния свежего и отработанного воздуха, ли­ния МВ₁ — нагревание смеси в воздухо­подогревателе, линия В₁С — испарение вла­ги из материала (сушку).

Благодаря рециркуляции части воздуха достигается тот же эффект, что и путем промежуточного подогрева — снижение разности температур t₁ — t₂ в сушилке, т. е. происходит более равномерная сушка.

Обе схемы сушильного процесса — с промежуточным подогревом и с ча­стичной рециркуляцией воздуха — имеют следующие преимущества по срав­нению с сушкой по основной (простой) схеме:

1) при тех же пределах рабочего процесса (одинаковых t₀, ϕ₀ и t₂, ϕ₂) создается более равномерный и мягкий режим сушки, но расходы воздуха и тепла не изменяются;

2) при одинаковых перепадах температур t₁ — t₂ повышается степень использования воздуха в сушилке (увеличивается х₂) и снижается расход воздуха и тепла на сушку.

Кроме того, путем смешения свежего и отработанного воздуха в сушил­ках с рециркуляцией получают (без затраты тепла на увлажнение) смесь с высоким влагосодержанием х_см, что особенно ценно, если требуется сушка материалов во влажном воздухе (дерево, керамические изделия и т. д). В таких сушилках повышается также скорость воздуха, но одновременно возрастает энергия, потребляемая вентилятором, увеличивается стоимость установки

В промышленных сушильных установках применяются также другие ва­рианты сушильного процесса, но все они представляют собой лишь комби­нации схем, описанных вышe.

Сушка топочными газами производится обычно по схеме основного процесса, реже — по схеме с рециркуляцией.

Для сушки применяют смесь топочных газов и воздуха, при­чем газы, полученные в топке, разбавляют воздухом для пони­жения их температуры до максимально допустимой при сушке данного материала. По свойствам (плотность, теплоемкость и др.) топочные газы близки к воздуху и отличаются от него только большим влагосодержанием. Во многих случаях сушка проводится с использованием отходящих газов промышленных печей, котельных и других установок.

Основные достоинства сушки топочными газами по сравне­нию с сушкой воздухом:

1) большая влагопоглощающая способность топочных газов, во много раз превышающая влагопоглощающую способность воздуха, так как температура газов значительно выше темпера­туры нагрева воздуха в воздухоподогревателях;

2) меньший расход топлива (обычно на 10—25%), чем при сушке воздухом, несмотря на то, что расход тепла на 1 кг ис­паренной влаги при сушке топочными газами превышает соот­ветствующий расход тепла в воздушных сушилках;

3) упрощение сушильной установки, так как отпадает необ­ходимость в устройствах для нагревания воздуха.

Вместе с тем при сушке топочными газами возможно загряз­нение высушиваемого материала и воздействие на него серни­стых соединений, содержащихся в газах. Поэтому топочные газы, используемые для сушки, получают путем полного сгора­ния малозольных и малосернистых топлив и иногда подвергают очистке перед входом в сушилку. В настоящее время сушка то­почными газами находит все более широкое распространение.

Кинетика сушки

Для расчета сушилок необходимо знать скорость сушки, ко­торая определяется количеством влаги W, испаряемой с еди­ницы поверхности F высушиваемого материала за единицу вре­мени. Таким образом, скорость сушки представляет собой отно­шение:

кг /м² ∙сек (3-29)

где τ — время сушки, сек.

Зная скорость сушки, определяют продолжительность перио­дического процесса сушки или поверхность высушиваемого материала при сушке непрерывным способом и устанавливают габаритные размеры сушильных аппаратов.

Скорость сушки, как массообменного процесса, следует ос­новному уравнению массопередачи (1-17), согласно кото­рому

. (3-30)

где К — коэффициент массопередачи;

Δ_ср.— средняя движущая сила процесса.

Как видно из рассмотрения статики сушки, дви­жущая сила процесса сушки определяется разностью давлений р_м—р_п, т. е. разностью давления паров влаги у поверхности материала р_м и парциального давления паров в воздухе (или чистого пара) р_п.

Различают два периода сушки: период постоянной скорости и период падающей скорости процесса.

В течение первого периода влага испаряется со всей поверх­ности влажного материала так же, как она испаряется с зер­кала испарения некоторого объема жидкости. В этом периоде скорость сушки постоянна и определяется лишь скоростью внешней диффузии, т. е. диффузии паров влаги с поверхности материала в окружающую среду.

Во втором периоде скорость сушки определяется внутренней диффузией — перемещением влаги изнутри материала к его по­верхности. С начала второго периода поверхность подсохнув­шего материала начинает покрываться коркой и поверхность испарения влаги постепенно уменьшается, что приводит к уве­личению сопротивления внутренней диффузии и к непрерывному уменьшению скорости сушки.

В зависимости от толщины и структуры некоторых материа­лов испарение влаги с их поверхности в конце второго периода прекращается вовсе и происходит в глубине материала. Поэто­му, в соответствии с характером удаления влаги, второй период сушки часто складывается из двух стадий: стадии равномерно падающей скорости и стадии неравномерно падающей скорости.

Двум основным периодам предшествует некоторый период прогрева материала до температуры сушки.

Кинетика сушки определяется обычно путем взвешивания образцов материала в начала сушки и через определенные про­межутки времени. По весу образцов рассчитывают абсолютную влажность* материала в различные моменты и строят кривую зависимости абсолютной влажности w_a от времени τ, которая называется кривой сушки (кривая АВК₁К₂С на рис. 3-13). По этой кривой можно определить скорость сушки.

Рис. 3-13. Кривая сушки материала и изменение его температуры в процессе сушки.

Скорость сушки, характеризующаяся изменением абсолют­ной влажности в единицу времени, может быть найдена для каждого данного момента, как тангенс угла наклона кривой сушки (например, tgα₂ для точки К₂ на рис. 3-13).

Устройство сушилок

К о н в е к т и в н ы е с у ш и л к и

Камерные сушилки. В таких аппаратах сушка материала производится периодически при атмосферном давлении. Сушилки имеют одну или несколько прямоугольных камер, в которых материал, находящийся на вагонетках или полках, сушится в неподвижном состоянии. Камеры загружают и выгружают через дверь, причем вагонетки перемещают вручную или при помощи лебедок.

Камерные сушилки обладают существенными недостатками, к числу которых относятся: 1) большая продолжительность сушки, так как слой высушиваемого материала неподвижен, 2) неравномерность сушки, 3) потери тепла при загрузке и выгрузке камер, 4) трудные и негигиеничные условия обслуживания и контроля процесса, 5) сравнительно большой расход энергии из-за недостаточной полноты использования тепла сушильного агента (особенно в конечный период сушки).

Разновидностью камерных сушилок является шкафная воздушно-циркуляционная сушилка (рис. 3-16), работающая с промежуточным подогревом и рециркуляцией части воздуха. 

Нагретый в воздухоподогревателе 1 воздух подается вентилятором 2 в нижнюю часть камеры 3 сушилки и проходит в горизонтальном направлении (слева направо) между противнями с высушиваемым материалом, установленными на вагонетках 4. Затем воздух проходит воздухоподогреватель 5 и движется через среднюю часть камеры в противоположном направлении (справа налево). В третий раз воздух нагревается в воздухоподогревателе 6, после чего проходит слева направо через верхнюю часть камеры и удаляется из сушилки. Таким образом, воздух в сушилке движется зигзагообразно через три зоны, дважды нагреваясь и дважды меняя направление своего движения в камере. Часть отработанного воздуха возвращают в сушилку, регулируя его количество при помощи шибера 7.

Работа по такой схеме, как указывалось, улучшает использование тепла воздуха. Однако сушилке описанной конструкции присущи все другие недостатки камерных сушилок, связанные с периодичностью их действия, ручным обслуживанием и сушкой материала в неподвижном слое.

Туннельные (коридорные) сушилки являются камерными сушилками непрерывного действия, работающими при атмосферном давлении. Они состоят из сушильной камеры, представляющей собой длинный закрытый коридор, в котором высушиваемый материал перемещается в вагонетках (вагонеточные сушилки) или на бесконечной ленте (ленточные и петлевые сушилки).

В а г о н е т о ч н ы е с у ш и л к и. В камере 1 туннельной вагонеточной сушилки (рис. 3-17) медленно перемещаются вагонетки 2 с высушиваемым материалом. Передвижение вагонеток производится посредством лебедки 3, причем загрузка и выгрузка вагонеток осуществляются с противоположных концов камеры через двери 4, которые на время сушки герметически закрываются. Со стороны выхода вагонеток в камере расположен вентилятор 5, при помощи которого воздух (или топочные газы) просасывается через коридор, сушильный агент движется обычно противотоком движению материала. Нагревание воздуха производится в подогревателе 6. Коридоры туннельных сушилок имеют значительную длину (до 50—60 м), часто эти сушилки строят с несколькими параллельными коридорами.

Рис. 3-17. Туннельная вагонеточная сушилка:

1— камера (коридор); 2—вагонетки, 3 — лебедка; 4 — дверь; 5 — вентилятор; 6 — воздухоподогреватель.

Существенный недостаток туннельных сушилок — неравномерность сушки вследствие расслоения нагретого и холодного воздуха. Для более равномерной сушки повышают скорость сушильного агента, но вследствие этого приходится увеличивать длину коридора, чтобы время пребывания материала в сушилке было достаточным.

Рис. 3-18. Ленточная сушилка:

1 — бесконечная (конвейерная) лента; 2—камера; 3- циркуляционный вентилятор, 4, 5 — звездочки, 6, 7—вентиляторы.

Л е н т о ч н ы е с у ш и л к и. Основной частью ленточной сушилки (рис. 3-18) является горизонтальная бесконечная лента 1, которая движется в камере 2. Материал поступает с одного конца ленты и сбрасывается в высушенном виде с другого ее конца. Лента натянута между ведущей звездочкой 4 и ведомой звездочкой 5, служащей для натяжения ленты.

Ленты изготовляют сплошными (из ткани) или сетчатыми (из металлической сетки).

Как показано на рис. 3-18, сушилка обычно разделяется на несколько зон (в данной сушилке их три), в каждой из которых установлен вентилятор для создания циркуляции воздуха. В сушилках со сплошной лентой нагретый воздух движется над слоем материала, противотоком его движению. В сушилках с сетчатой лентой воздух проходит перпендикулярно плоскости ленты — вверх или вниз. При такой поперечной продувке слой материала Лучше разрыхляется, что ускоряет его сушку.

В одноленточных сушилках слой материала на ленте высыхает неравномерно: часть материала, обращенная к ленте (при движении сушильного агента вдоль слоя материала), остается более влажной. Поэтому часто применяют многоленточные сушилки, в которых материал пересыпается с одной ленты на другую. Благодаря многократному пересыпанию материала он лучше омывается воздухом, при этом ускоряется процесс сушки и уменьшается расход тепла по сравнению с его расходом в одноленточных сушилках.

П е т л е в ы е с у ш и л к и. В петлевых сушилках (рис. 3-19) производится сушка пастообразных материалов в движущемся тонком слое. Материал при помощи питателя 1 подается на бесконечную сетчатую ленту 2,

Рис 3-19. Петлевая сушилка:

1 —питатель, 2—бесконечная сетчатая лента, 3— валки, 4 — молоток,

5— разгрузочный шнек; 6 — вентиляторы.

вдавливается в ее ячейки, проходя через обогреваемые паром валки 3, после чего поступает на сушку в камеру сушилки, где движущаяся сетка образует ряд петель. Высушенный материал сбрасывается при помощи молотков 4, ударяющих по сетке, и падает в разгрузочный шнек 5 Циркуляция воздуха производится вентиляторами 6, расположенными по обеим сторонам камеры. В сушилке имеется несколько зон Она работает с промежуточным подогревом воздуха в воздухоподогревателях, расположенных в камере (на рисунке не показаны), и частичным возвратом воздуха в зоны.

В петлевых сушилках достигается интенсивная сушка по следующим причинам 1) поверхность испарения влаги значительна, так как сетка высушиваемым материалом равномерно омывается воздухом с двух сторон, 2) сушка происходит в сравнительно тонком слое, 3) материал дополнительно прогревается стенками металлической сетки, 4) по мере усадки и растрескивания материала в ячейках сетки создаются дополнительные поверхности испарения.

Барабанные сушилки.Барабанная сушилка (рис. 3-20) представляет собой цилиндрический наклонный барабан 4 с двумя бандажами 3, которые при вращении барабана катятся по опорным роликам 6. Материал поступает с приподнятого конца

Рис. 3-20. Барабанная сушилка:

1-топка; 2-питатель; 3- бандажи; 4-барабан; 5- зубчатый венец; 6- опорные ролики; 7- циклон; 8-упорные ролики; 9- шлюзовый затвор; 10- внутренняя насадка барабана; 11-дымосос.

барабана через питатель 2, захватывается винтовыми лопастями, на которых он подсушивается, после чего перемещается вдоль барабана, имеющего угол наклона к горизонту до 6°. Осевое смещение барабана предотвращается упорными роликами 8.

Материал перемещается в сушилке при помощи насадки 10, равномерно распределяющей его по сечению барабана. Конструкция насадки зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала.

Обычно в барабанных сушилках материал и сушильный агент движутся прямотоком, благодаря этому предотвращается пересушивание и унос материала топочными газами в сторону, противоположную его движению. Для уменьшения уноса при прямотоке скорость газов в барабане поддерживают не более 2—3 м/сек. Газы поступают из топки 1, примыкающей к бара­бану со стороны входа материала и снабженной смесительной камерой для охлаждения газов до нужной температуры наруж­ным воздухом.

Высушенный материал проходит через подпорное устройство в виде сменного кольца или поворотных лопаток, посредством которого регулируется степень заполнения барабана, обычно не превышающая 20—25% его объема. Готовый продукт проходит через шлюзовый затвор 9, препятствующий подсосу наружного воздуха в барабан, и удаляется транспортером (на рисунке не показан).

Газы просасываются через барабан при помощи дымососа 11, установленного за сушилкой. Для улавливания из газов пыли между барабаном и дымососом включен циклон 7. При такой схеме установки барабан работает при разрежении (газы не проникают в помещение через неплотности сушилки), при этом значительно уменьшается износ вентилятора частицами пыли.

Барабан приводится во вращение посредством зубчатого вен­ца 5, который находится в зацеплении с ведущей шестерней, со­единенной через редуктор с электродвигателем. Скорость враще­ния барабана зависит от угла его наклона и продолжительности сушки; обычно барабан делает 1—8 об/мин.

Наиболее распространенные конструкции внутренних наса­док барабанов показаны на рис. 3-21.

Подъемно-лопастная насадка (рис. 3-21, а) применяется для перемещения крупнокусковых и склонных к налипанию вы­сушиваемых материалов.

Распределительные насадки — полочная (рис. 3-21, 6) и крестообразная (рис. 3-21, в) — применяются при сушке мелкокусковых и сыпучих материалов. При помощи таких насадок обеспечивается многократное пересыпание материала и его тес­ный контакт с сушильным агентом.

Промежуточная, или секторная, насадка (рис. 3-21, г) при­меняется для перемещения крупнозернистых высушиваемых ма­териалов, обладающих малой сыпучестью.

Ячейковая насадка (рис. 3-21, д) применяется в процессах сушки тонкоизмельченных пылящих материалов. При пересы­пании таких материалов в закрытых ячейках насадки дости­гается интенсивное перемешивание частиц.

Барабанные сушилки нормализованы и выпускаются с барабанами диа­метром 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2800 мми отношением длины барабана к диаметру L : D = 3,5 – 7.

Барабанные сушилки широко применяются для сушки сы­пучих и мелкокусковых материалов (колчедан, уголь, фосфо­риты, минеральные соли и др.).

Достоинства барабанных сушилок: 1) интенсивная и равно­мерная сушка вследствие тесного контакта материала и сушиль­ного агента, 2) большое напряжение барабана по влаге, дости­гающее 100 кг/м³ • ч и более, 3) компактность установки.

Рис. 3-21. Внутренние насадки барабанов:

а - подъемно-лопастная; б - полочная; в - крестообразная; г - промежуточная (секторная); д- ячейковая.

Помимо барабанных конвективных сушилок (прямого дей­ствия) с непосредственным соприкосновением материала и су­шильного агента, применяются контактные барабанные сушилки с передачей тепла от газов через стенку.

Пневматические сушилки.В пневматических сушилках мате­риал сушится во взвешенном состоянии. Зернистый или кристал­лический материал подается через питатель 1 (рис. 3-22) в вер­тикальную трубу 6 длиной 10—20 м, в которую вентилятором 3снизу нагнетается воздух, нагретый в подогревателе 2. Мате­риал увлекается потоком воздуха, движущимся со скоростью ~40 м/сек, и выбрасывается уже высушенным в сборник-амор­тизатор 8. В циклоне 5 высушенный материал отделяется от воз­духа и удаляется через разгрузочное устройство 4. Воздух про­ходит фильтр 7 и выводится в атмосферу. Продолжительность пребывания, материала в сушилке составляет всего несколько секунд; процесс протекает непрерывно.

Достоинства пневматических сушилок: 1) весьма развитая удельная поверхность соприкосновения материала и сушильного агента и, следовательно, быстрая интенсивная сушка, 2) возможность сушки ма­териала при высоких температурах вследствие кратковременности пребыва­ния его в сушилке, 3) простота и ком­пактность установки.

Недостатки: 1) трудность регулиро­вания процесса, 2) опасность взрыва при сушке горючих пылящих материалов, 3) большой расход энергии.

Распылительные сушилки.Весьма значительное ускорение процесса сушки достигается при увеличении поверхности испарения влаги в сушилках, работаю­щих по принципу распыливания жидких растворов.

Распылительная сушилка непрерыв­ного действия показана на рис. 3-23. Исходный раствор (высушиваемый ма­териал) распыливается в сушильной ка­мере 1 посредством механической фор­сунки 2. Сушильный агент — воздух за­сасывается через фильтр 4 вентилятором 5 в газовый подогреватель 6, где на­гревается топочными газами, поступаю­щими из топки 8. Через регулируемые щели 3 нагретый воздух входит в су­шильную камеру и движется в ней па­раллельным током с распыливаемым ма­териалом.

Капли жидкости, омываемые со всех сторон воздухом, в течение одной или нескольких секунд теряют влагу и осаж­даются в виде порошкообразных частиц на дне камеры. Сухой порошок удаляет­ся из сушилки при помощи скребков 9. Отработанный воздух, проходя через циклоны 7, очищается от пыли и затем подается вентилятором 10 в скруббер 11, орошаемый исходным рас­твором. В скру