Насадочные и тарельчатые колонные аппараты, виды насадок и тарелок. Полые распылительные колонны, применяемые для абсорбции и экстракции. Пленочные абсорберы.

Тарельчатые колонны применяют при рабочем давлении выше атмосферного. Разделение на тарелках более эффективно, чем на насадках. Масса тарельчатой колонны меньше насадочной. Используется при расчете фундамента и несущей способности опорных конструкций. В тарельчатой колонне можно предусмотреть люки, лазы для чистки контактирующих массообменных устройств. Насадочные колонны приходятся разбирать полностью. Система, содержащая твердые вещества, также разделяется в тарелке колонны. В насадочной колонне эти твердые вещества могут забивать свободное пространство насадок. В тарельчатых колоннах свободное сечение больше, поэтому твердые вещества могут проходить свободно. Тарельчатые колонные применяются , если при разделении системы происходит большая отдача теплоты. В тарельчатых колонных отвести тепло можно с помощью промежуточного охлаждения, а также подавать жидкость вовнутрь колонны.

Насадочные колонны применяют при атмосферном давлении и вакууме. Также применяются при разделении при условиях низкого давления, при сильно пенящихся системах. Пена накапливаясь на тарелке, может подняться на выше лежащую тарелку и может произойти захлебывание. Для систем, вызывающих коррозию металла также применяют насадки, при этом их изготавливают из коррозионно-стойкого материала (керамика или пластмасса). При использовании насадочных колонн с большим диаметром эффективность разделения снижается. Все большую популярность приобретает использование чередование тарелок и насадов.

НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫ, колонные аппараты, предназначенные для интенсификации тепло- и массообмена и обеспечения однородных гидродинамич. условий проведения хим.-технол. процессов. С этой целью часть объема Н.а. заполнена слоями твердых тел разл. размеров и формы-неподвижными и подвижными насадками, к-рые служат для создания развитой пов-сти контакта между взаимодействующими потоками в гетерог. системах, гл. обр. газ (пар)- жидкость.

В Н.а. неподвижная насадка засыпается на опорные решетки, имеющие отверстия для стока жидкости и прохождения газа (рис. 1). Жидкость подается на насадку сверху при помощи спец. распределит.устройств. По всей высоте насадки равномерное распределение жидкости невозможно, что объясняется т.наз. пристеночным эффектом-большей плотностью загрузки насадки в центр. части аппарата, чем около его стенок, вследствие чего жидкость стремится растекаться в направлении от центра к периферии. Для предотвращения этого и улучшения смачивания насадки ее зачастую укладывают не сплошь на всю высоту, а отдельными слоями (секциями) высотой 1,5-3,0 м и под каждым из них, кроме нижнего, размещают направляющие устройства.

Газ и жидкость движутся, как правило, противотоком; в промети используют также Н.а. с прямоточным (нисходящим) движением фаз при высокой скорости газа (до 10 м/с). В слое насадки жидкость стекает по ее элементам гл. обр. в виде тонкой пленки, и пов-стью контакта фаз является в осн. смоченная пов-сть насадки, поэтому Н.а. можно рассматривать как разновидность пленочных аппаратов. При перетоке жидкости с одного элемента насадки на другой жидкая пленка разрушается, и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит в виде струй и капель через расположенные ниже элементы насадки, а нек-рое кол-во задерживается в ней вследствие смачивания пов-сти и скопления в узких каналах, образуемых соприкасающимися насадочными телами, что приводит к увеличению гидравлич. сопротивления и снижению эффективности массообмена.

РИС. 1. Насадочный аппарат: 1-неподвижная насадка; 2-опорные решётки; 3,4- соответственно распределители и перераспределители жидкости.

взвешенном (псевдоожиженном) состоянии. Положение слоя взвешенных элементов фиксируется ниж. (опорной) и верх. (ограничительной) решетками. В аппаратах с неск. слоями насадки верх.решетка нижерасположенного слоя служит опорой для вышеразмещенного. Высота слоя насадки в неподвижном состоянии (без газового потока) 0,2-0,3 м, расстояние между решетками 1-1,5 м. Для улучшения контакта между газом и жидкостью в аппаратах большого диаметра пространство между решетками разделяют вертик. перегородками на прямоугольные или секторные отсеки. С целью улучшения распределения жидкости и уменьшения брызгоуноса предложены конич. аппараты, в к-рых сечение возрастает по ходу газа. Аппараты с подвижной насадкой могут функционировать при больших скоростях газа без захлебывания и обеспечивают более высокий коэф. массопередачи, однако характеризуются большим гидравлич. сопротивлением, значит.брызгоуносом и износом насадочных тел.

Для эффективной работы Н.а. насадки должны удовлетворять след.осн. требованиям: иметь большую пов-сть, хорошо смачиваться орошающей жидкостью, оказывать малое гидравлич. сопротивление газовому потоку, равномерно распределять орошение, быть стойкими к хим. воздействию газа и жидкости, обладать малой материалоем-костью и высокой мех. прочностью, иметь невысокую стоимость. Насадочные тела изготовляют обычно из металлов, стекла, керамики, пластмасс, дерева и загружают в аппараты навалом (нерегулярные насадки) либо укладывают или монтируют в определенном порядке, в частности в жесткую структуру (регулярные насадки).

Элементы нерегулярных насадок выполняют в виде колец, спиралей, роликов, шаров, полусфер, седел и др. (рис. 2). Наиб.распространены кольца Рашига с высотой, равной диаметру. Известны модификации этой насадки с лучшими характеристиками, напр. кольца Палля и Лессинга. Среди седловидных насадок особенно широко применяют седла Берля, а также насадки Инталлокс. В лаб. условиях используют насыпные сетчатые насадки типа колец Барада, пластмассовые розетки Теллера, насадки из проволочных геликоидов. В ряде случаев применяют кусковые насадки из кокса, кварца и т. д. Для аппаратов с подвижной насадкой, как правило, используют полые или сплошные шары из полиэтилена и др. пластмасс, а также из пористой резины.

Регулярные насадки в отличие от нерегулярных характеризуются низким гидравлич. сопротивлением и более высокой пропускной способностью. Простейшая регулярная насадка-хордовая, представляющая собой ряд деревянных брусьев, закрепленных на нек-ром расстоянии друг от друга. Плоскопараллельная насадка изготовляется в виде набираемых из металлич. листов пакетов, обычно устанавливаемых один на другой "крест-накрест". Сетчатые насадки м.б. пакетными (типа Зульцера и др.) и складчатыми, напр. в виде кубиков. Значительно проще в изготовлении, монтаже и эксплуатации рулонные сетчатые насадки типа Гудлоу, Стедмена и т. п., выполненные из сетчатых лент спец. плетения либо из гофрированной сетки, к-рая скатана в рулон диаметром, равным диаметру аппарата. Использование таких насадок позволяет существенно снизить влияние пристеночного эффекта и упростить сборку Н.а.

Н.а. обладают высокими разделительной способностью смесей на компоненты и производительностью, а также сравнительно низким гидравлич. сопротивлением, просты в изготовлении, надежны в работе. Недостатки: трудность отвода теплоты, выделяющейся при контакте взаимод. потоков, и плохая смачиваемость насадки при малых плотностях орошения. Н.а. широко применяют в лаб. практике, хим. и смежных отраслях пром-сти для проведения хим, и массообменныхпроцессов, сепарации брызг из газовых потоков и т.д.

ТАРЕЛЬЧАТЫЕ АППАРАТЫ, массообменные вертикальные колонные аппараты, снабженные расположенными одна над другой поперечными перегородками, или тарелками, с помощью к-рых по высоте колонны осуществляется многократный дискретный контакт газа (пара) с жидкостью. Организованное движение фаз на тарелках м. б. прямо-, противо- или перекрестноточным, а также смешанным при общем противотоке фаз по колонне (газ либо пар поднимается вверх, жидкость стекает вниз).

Эффективность тарелок любых конструкций в значит. степени зависит от способов контактирования фаз наих пов-сти. Различают барботажный и струйный гидродинамич. режимы работы тарелок. В барботажном режиме на тарелках поддерживается слой жидкости (сплошная фаза), через к-рый барботирует восходящий поток газа (дисперсная фаза), распределяясь в жидкости пузырьками (см. также Барботирование). С повышением нагрузок по газу происходит инверсия фаз, при к-рой в сплошной (газовой) фазе распределена в виде капель и струй дисперсная (жидкая) фаза; такой режим наз. струйным.

Аппараты с барботажными тарелками. В барботажном режиме работают ситчатые, колпачковые, клапанные (рис. 1), а также провальные тарелки. Для тарелок первых трех типов барботаж газа и движение жидкости происходят в условиях перекрестного тока благодаря равномерно распределенным на плато тарелок их элементам (отверстиям, колпачкам, клапанам) и наличию переливных устройств (переливных и приемных карманов); задержка жидкости задается высотой переливной перегородки (10-100 мм). Своб. сечение (суммарная площадь всех отверстий или щелей) для прохода газа составляет 1-30%, а площадь, занимаемая переливными устройствами, - ок. 20% от площади поперечного сечения колонны. На провальных тарелках реализуется противоточный контакт фаз.

Скорость газового потока на каждой тарелке должна быть такой, чтобы жидкость не "проваливалась" через отверстия (щели) на нижележащую тарелку; для предотвращения снижения эффективности массопереноса должны отсутствовать также байпасные (не контактирующие с газом) потоки жидкости по плато тарелок.

Ситчатые тарелки (рис. 1,а) имеют перфорир. плато с диаметром отверстий (щелей) 0,8-20 мм. Для них характерно динамич. взаимод. газа с жидкостью, при к-ром "провал" отсутствует и реализуется ее переток по плато (напр., в ситчатых экстракторах).

Колпачковыетарелки (рис. 1,б) имеют колпачки разл. формы, снабженные прорезями в виде зубцов, проходя между к-рыми, газ (пар) диспергируется, что увеличивает нов-сть его контакта с жидкостью. Эти тарелки также работают в беспровальном режиме и характеризуются более широким по сравнению с ситчатыми тарелками диапазоном нагрузок по фазам.

Клапанныетарелки (рис. 1,в) позволяют изменять своб. сечение установкой на их плато подвижных круглых или прямоугольных клапанов. Высота их подъема увеличивается с ростом скорости газа и регулируется спец. ограничителями либо весом клапана.

Провальные тарелки не имеют переливных устройств, их плато перфорировано круглыми, квадратными и др. формы отверстиями диаметром 20-100 мм. Через эти отверстия периодически или одновременно проходит газ и стекает ("проваливается") жидкость.

Тарелки с продольно-поперечным секционированием (рис. 1, г) имеют две зоны контакта фаз: бар-ботажную и дополнительную (пленочная зона), создаваемую за счет специально организованного слива жидкости с одной тарелки на другую (двухщелевое цилиндрич. переливное устройство с отбойным направляющим диском). Газ после барботажа контактирует с жидкостью в пленочной зоне.

Тарелки с продольным секционированием (рис. 1, д). Установкой вдоль направления движения жидкости перегородок достигается секционирование на лотко-образные элементы, между к-рыми также могут перераспределяться фазы

Рис. 1. Барботажные и струйные тарелки: а-ситчатая; б-колпачковая; в-клапанная; г-с продольно-поперечным секционированием и двумя зонами контакта фаз (А-одноэлементная, Б-семиэлементная); д-чешуйчатая с продольным секционированием жидкостного потока (показана часть плато тарелки). Элементы тарелок: 1-корпус аппарата; 2-плато; 3, 14-переливная и секционирующая перегородки; 4, 5-переливной и приемный карманы; 6, 7-колпачок и прорези на нем; 8-патрубок; 9, 10, 11-клапан и ограничители его посадки и подъема; 12-двухщелевое цилиндрпч. переливное устройство; 13-отбойный направляющий диск; 15-чешуйки.

Распылительная колонна для экстракции или абсорбции представляет собой полый цилиндр, снабженный распылителем. Для обеспечения лучших гидродинамических условий потоков и расслаивания фаз в колонне существенное значение имеет конструкция верхней и нижней частей ее.

На рисунке 6-1 показаны некоторые типы распыливающих абсорберов, выполненных в виде полых колонн (1,2). Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз (рис 6-1,а) или под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рис 6-1,б).

Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители располагают в несколько ярусов. При этом факелы распыла направляют сверху вниз или под углом к горизонтальной плоскости (см. рис 6-1,б) либо снизу вверх (3,4). Применяют также комбинированную установку распылителей часть факелом вверх, а часть - факелом вниз.

Рис.6-1. Полые распыливающие абсорберы: а - факел распыла направлен вниз; б - факел распыла направлен под углом (двухрядное разложение форсунок);

в - с пережимом в нижней части.

Основной недостаток полых абсорберов - невысокая эффективность, обусловленная перемешиванием газа и плохим заполнением объема факелом распыленной жидкости. Кроме того, расход энергии на распыление жидкости довольно высок(0,3-1 кВт*ч на 1 т распыляемой жидкости). Из-за указанных недостатков полые абсорберы имеют довольно ограниченное применение. Это объясняется еще и тем, что в настоящее время еще не разработаны методы расчета и проектирования полых абсорберов, а влияние факторов на их работу недостаточно выяснено.

Поверхностные абсорберы

Поверхность контакта фаз в поверхностных абсорберах создаётся за счёт фиксированной поверхности: либо зеркала жидкости (собственно поверхностые абсорберы), либо текущей плёнки жидкости (плёночные абсорберы), то есть поверхность контакта фаз в аппарате в известно степени определяется площадью элемента аппарата (например, насадки), хотя обычно и не равна ей.

Поверхностные абсорберы обычно выполняют из керамики и используют при выделении растворимых компонентов и одновременном отводе тепла; их применяют ограниченно. Пленочный абсорбер работает при прямотоке и противотоке газа и жидкости.

Эти аппараты можно разделить на следующие типы:

1.Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости;

2.Насадочный абсорбер (с неподвижной насадкой);

3.Пленочные абсорберы;

4.Механические пленочные абсорберы

52 Массообменные процессы между газом и твердой фазой. Свойства влажного воздуха как сушильного агента, абсолютная и относительная влажность, парциальное давление водяных паров, влагосодержание, температура точки росы, температура сухого и влажного термометра.

Массопередача в системах с твердой фазой состоит из двух стадий – процесса перемещения вещества внутри тела (называется массопроводностью) и массоотдачи от поверхности твердого тела в поток жидкости (газа, пара). К процессам массопередачи с твердой фазой относятся адсорбция, сушка, выщелачивание.

Сушка – процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём её испарения и отвода образующихся паров. Этот процесс широко используется в химической технологии, часто является завершающей стадией перед выпуском готовой продукции.

Сушка осуществляется двумя основными способами:

1.Контактной сушкой – когда нагревание влажных материалов происходит через непроницаемую перегородку.

2.Конвективной или воздушной сушкой – когда нагревание осуществляется в результате непосредственного контакта с газовым теплоносителем.

Иногда тепло подводится к влажному материалу токами высокой частоты или инфракрасными лучами (это диэлектрическая и радиационная сушка).

Адсорбция газовая – поглощение газов или паров из газовых смесей твёрдыми поглотителями (адсорбентами). Адсорбция процесс избирательный и обратимый. В промышленности процесс применяется для разделения смесей (например: выделение бензола из паро-газовой смеси).

Виды адсорбентов – в качестве адсорбентов используются твёрдые ма­териалы с высокой пористостью. Это силикагель, активированные угли, активированные серной кислотой глины. В последнее время разрабатываются специальные адсорбенты – синтетические цеолиты – молекулярные сита. Они применяются для разделения смесей газов по размерам молекул. При адсорбции происходит концентрация молекул поглощаемого вещества на поверхности адсорбента. На величину адсорбции влияют:1) природа поглощаемого вещества; 2) температура; 3) давление; 4) примеси в фазе, из которого поглощается вещество.

Агентами сушки могут быть топочные газы, гидрофобные жидкости, водяной пар, вода и другие вещества.

Воздух обычно содержит некоторое количество влаги, т. е. состоит как бы из двух компонентов: сухого воздуха (смеси газов) и водяного пара. Водяной пар может находиться в различных состояниях. Пар, находящийся в температурном равновесии с образующей его жидкостью, будет насыщенным. Так, при атмосферном давлении температура кипения воды 100 °С и температура насыщения пара составит 100 °С. Нагревание насыщенного пара при том же атмосферном давлении приведет к образованию перегретого или ненасыщенного пара; его температура всегда выше 100°С. Такой пар способен поглощать испаряющуюся влагу до тех пор, пока он не станет снова насыщенным. Таким образом, только перегретый пар может служить агентом сушки. Пар, содержащий сконденсированную влагу, называется влажным насыщенным паром. Если в нем нет конденсированной влаги, он будет сухим насыщенным.

Масса водяного пара в единице объема влажного воздуха называется абсолютной влажностью воздуха. Если в воздухе находится насыщенный водяной пар, такой воздух называют насыщенным влагой. Абсолютную влажность насыщенного влагой воздуха называют влагоемкостью воздуха.

Отношение абсолютной влажности воздуха к его влагоемкости при определенной температуре называется относительной влажностью воздуха. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха влагой, т. е. показывает, какая часть влаги в воздухе содержится по отношению к максимально возможному ее содержанию при данной температуре. Так как с повышением температуры влагоемкость воздуха возрастает, относительная влажность воздуха будет уменьшаться, значение ее может меняться от 0 до1.

Влагосодержанием воздуха называют массу находящегося в нем водяного пара в граммах, приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.

Давление, которое имел бы пар при отсутствии в системе других газов, если в какой-то емкости есть водяной пар и воздух, то, убрав из этой емкости весь воздух, пар будет создавать определенное давление на стенки этой емкости. Это давление и будет парциальным давлением пара.

Температура, при которой воздух (при данном неизменном влагосодержании) достигнет состояния насыщения влагой, называется температурой росы. При охлаждении воздуха ниже температуры росы влага в нем из парообразного состояния переходит в капельножидкое состояние (туман), т. е. конденсируется.

При соприкосновении воздуха, относительная влажность которого ниже единицы, с поверхностью воды или влажного тела начинается испарение влаги в воздух, т. е. переход (без кипения) воды в парообразное состояние. На испарение влаги расходуется тепло. Если тепло не будет подводиться извне, при испарении воздухом влаги температура его будет понижаться, а относительная влажность увеличиваться. Температура, при которой воздух, испаряя влагу, достигает состояния насыщения, т. е. относительной влажности, равной единице, называется температурой предела охлаждения.

Температура предела охлаждения измеряют смоченным термометром, т. е. термометром, измерительный конец которого обернут влажной тканью. В этом случае при установившемся процессе на границе раздела воздух — влажная ткань создается зона воздуха, влажность которого будет постепенно переходить от значений воздуха в помещении до 1 у самой ткани, а температура — от значения температуры воздуха помещения до температуры предела охлаждения у самой ткани.

Таким образом, смоченный термометр будет показывать всегда температуру несколько меньшую, чем обычный, сухой, и тем ниже, чем меньше относительная влажность воздуха. На этом принципе построен прибор психрометр, предназначенный для измерения влажности воздуха, состоящий из двух (сухого и смоченного) термометров.

Конструкции сушилок. Конвективные сушилки: камерная, ленточная, туннельная, барабанная, пневматическая, распылительная, с кипящим слоем материала. Контактные сушилки: вакуум-сушильные шкафы, гребковые вакуум-сушилки, одно- и двухвальцовые сушилки.

СУШКА, удаление жидкости в-в и материалов тепловыми способами. Осуществляется путем испарения жидкости и отвода образовавшихся паров при подводе к высушиваемому материалу теплоты, чаще всего с помощью т. наз. сушильных агентов (нагретый воздух, топочные газы и их смеси с воздухом, инертные газы, перегретый пар). Сушке подвергают различные влажные тела.

Промышленные сушилки. В соответствии с многообразием высушиваемых материалов, их св-в и условий обработки конструкции сушилок также очень разнообразны и отличаются: по способу подвода теплоты (конвективные, контактные, специальные); по виду сушильного агента (воздушные, газовые, паровые); по давлению в сушильной камере (атмосферные, вакуумные); прочие.

Конвективные сушилки. Необходимая для сушки теплота обычно доставляется нагретым воздухом, топочными газами либо их смесью с воздухом. Если не допускается соприкосновение высушиваемого материала с кислородом воздуха или если пары удаляемой влаги огнеопасны, сушильными агентами служат инертные газы (азот, СО2 и др.) либо перегретый водяной пар. В простейшем случае сушильный процесс осуществляется т. обр., что сушильный агент, нагретый до т-ры, предельно допустимой для высушиваемого материала, однократно используется в аппарате. Для термолабильных материалов (напр., полиэтилена) сушильный агент только частично подогревается в осн. калорифере, а остальную теплоту получает в дополнит.калориферах, установленных в сушильной камере. В случае материалов, сушка к-рых требует (для предотвращения усадки) повыш. влагосодержания теплоносителя и невысоких т-р (напр., древесина, формованные керамич. изделия), применяют сушилки с рециркуляцией части отработанного воздуха, а также сушилки с промежуточным его подогревом между отдельными зонами и одновременной рециркуляцией. Для сушки огне- и взрывоопасных материалов или при удалении из высушиваемых материалов ценных продуктов (углеводороды, спирты, эфиры и др.) используют сушилки с замкнутой циркуляцией потока инертных газов либо воздуха.

Камерные сушилки. В них высушиваемый материал находится неподвижно на полках, установленных в одной или неск. сушильных камерах. Засасываемый вентилятором и нагретый в калориферах воздух проходит между полками над материалом. Сушилки работают периодически при атм. давлении и применяются в малотоннажных производствах для материалов с невысокой температурой сушки (напр., красители).

Туннельные сушилки (рис. 3)-камерные сушилки непрерывного действия. Представляют собой длинные (типа коридора) камеры, внутри к-рых по рельсам перемещаются тележки (вагонетки) с лежащим на лотках или противнях высушиваемым материалом. Нагретый воздух обтекает лотки прямо- или противотоком; возможна рециркуляция воздуха. Эти сушилки используют для сушки кирпича, керамич. изделий, окрашенных и лакированных металлич. пов-стей, пищ. продуктов и т.п.

Рис. 3. Туннельная сушилка: 1-камера (коридор); 2- вагонетки; 3-вентиляторы; 4-калориферы.

Ленточные сушилки (рис. 4) обычно выполняют в виде многоярусного ленточного транспортера, по к- рому в камере, действующей при атм. давлении, непрерывно перемещается материал, постепенно пересыпаясь с верх.ленты на нижележащие (скорость каждой ленты 0,1-1 м/мин). Сушильный агент может двигаться со скоростью не более 1,5 м/с прямо- или противотоком, а также сквозь слой материала при наличии перфорир. ленты. Эти сушилки компактнее, чем камерные и туннельные, и отличаются большей интенсивностью сушки, однако также сложны в обслуживании из-за необходимости ручного труда, перекосов и растяжений лент. Область применения-сушка зернистых, гранулир., крупнодисперсных и волокнистых материалов; непригодны для сушки тонкодисперсных пылящих материалов.

Рис. 4. Ленточная сушилка: 1-камера; 2, 6-загрузочный и разгрузочный бункеры; 3 - ленточный транспортер; 4 - калорифер; 5- вентилятор.

Барабанные сушилки (рис. 6) распространены благодаря высокой производительности, простоте конструкции и возможности непрерывно сушить при атм. давлении мелкокусковые и сыпучие материалы (колчедан, уголь, фосфориты, минер.соли и др.). Такая сушилка представляет собой установленный с небольшим наклоном к горизонту (угол a до 4°) цилиндрич. барабан с бандажами. Последние при вращении барабана (с помощью зубчатого колеса от электропривода) с частотой 5-6 мин:1 катятся по опорным роликам; осевое смещение барабана предотвращается опорно-упорными роликами. Влажный материал через питатель поступает в барабан и равномерно распределяется по его сечению размещенными внутри насадками. Тесно соприкасаясь при пересыпании с сушильным агентом, напр. топочными газами (возможен также контактный подвод теплоты через спец. трубчатую насадку), материал высушивается и движется к разгрузочному отверстию в приемном бункере. Газы поступают из примыкающей к барабану топки и просасываются прямотоком через него вентилятором со скоростью 0,5-4,5 м/с; для улавливания из газов пыли между барабаном и вентилятором установлен циклон. Напряжение рабочего объема барабана по испаренной влаге достигает 200 кг/(м3-ч).

Рис. 6. Барабанная сушилка: 1-барабан; 2-питатель; 3- бандажи; 4-зубчатое колесо; 5 - вентилятор; 6-циклон; 7-

приемный бункер; 8-топка.

Пневматич. сушилки (рис. 7) представляют собой одну или неск. последовательно соединенных вертикальных труб длиной 15-20 м. В них через питатель подается влажный материал и вентилятором снизу нагнетается воздух, нагретый в калорифере. Материал увлекается потоком воздуха, движущимся со скоростью 15-25 м/с. В циклоне сухой материал отделяется от воздуха и удаляется через разгрузочное устройство; воздух через фильтр выводится в атмосферу. Для активизации режима сушки в трубы-сушилки вставляют турбулизаторы (расширители, отклоняющие пластины, завихрители и т.п.). Вследствие кратковрем. контакта (1-5 с) такие сушилки пригодны для обработки термически нестойких материалов даже при высокой т-ре сушильного агента; их отличают также компактность, простота конструкции, но одновременно повыш. расходы электроэнергии и теплоты.

Рис. 7. Пневматическая сушилка: 1-бункер; 2-питатель; 3-труба; 4-вентилятор; 5-калорифер; 6-сборник-амортизатор; 7-циклон; 8-разгрузочное устройство; 9- фильтр.

Сушилки с кипящим слоем (КС, рис. 8) бывают постоянного, расширяющегося, прямоугольного, а также круглого сечения (в последних меньше вероятность образования застойных зон). Работа таких аппаратов существенно зависит от конструкции газораспределит. решеток, до к-рым перемещается материал и к-рые м.б. плоскими, выгнутыми, выпуклыми, с отверстиями разл. конфигурации; через них снизу продувается предварительно нагретый сушильный агент [объемный коэф. теплоотдачи 6-12 кВт/(м·К)]. Используют одно- и многосекционные сушилки. В односекционных аппаратах, применяемых часто для удаления поверхностной вследствие близости по гидродинамике к аппаратам идеального смешения наблюдается значит.разброс времен пребывания частиц материала, что приводит к неравномерности сушки; многосекционные сушилки обеспечивают большую равномерность высушивания материала. Аппараты с КС позволяют обрабатывать разнообразные сыпучие материалы; сушка паст, суспензий и р-ров возможна в кипящем слое инертных частиц (наих нагретой пов-сти).

Рис. 8. Сушилки с кипящим слоем односекционные с ненаправленным движением термостойких материалов

Распылительные сушилки (рис. 9) имеют цилиндрич. или цилиндро-конич. камеры. В них вязкие жидкие (молоко, кровь, альбумин и т. д.) и текучие пастообразные материалы распыляются в поток горячего сушильного агента мех.и пневматич. форсунками, а также вращающимися с окружной скоростью 100-200 м/с центробежными дисками. При сушке в распыленном состоянии материала, движущегося прямо- или противотоком, а также смешанным током с нагретым сушильным агентом, благодаря большой уд.пов-сти испарения влаги процесс завершается в течение 15-30 с. Недостатки: громоздкость из-за относительно низкого напряжения рабочего объема сушильной камеры по влаге конструктивно сложные и дорогие в эксплуатации распыливающие и пылеулавливающие устройства.

Рис. 9. Сушилки с форсуночным распылепием материалов

Контактные сушилки. Теплота, требуемая для сушки, передается теплопроводностью от нагретой пов-сти, с к-рой соприкасается высушиваемый материал. Такие сушилки работают под вакуумом или атм. давлением. Применение вакуумных сушилок, несмотря на их более высокую стоимость и сложность по сравнению с атм. сушилками, позволяет обрабатывать чувствительные к высоким т-рам, а также токсичные и взрывоопасные в-ва, получать продукты повыш. чистоты, улавливать пары неводных р-рите-лей, удаляемых из материалов.

Вакуум-сушильные шкафы (рис. 10)-простейшие контактные сушилки периодич. действия. Такая сушилка представляет собой цилиндрич. камеру, в к-рой размещены полые плиты, обогреваемые водяным паром или горячей водой. Материал слоем толщиной до 60 мм находится на противнях, установленных на плитах; напряжение их рабочей пов-сти обычно не превышает 0,5-3,5 кг/(м2 · ч) влаги. Во время работы камера герметически закрыта и соединена с вакуум-конденсац. системой и вакуум-насосом. Эти сушилки имеют небольшую производительность и малоэффективны, поскольку сушка в них происходит в неподвижном слое при наличии плохо проводящих теплоту воздушных прослоек между противнями и плитами; материал загружается и выгружается вручную. Однако шкафы универсальны, т.к. обеспечивают возможность сушки разных материалов (в т. ч. легко окисляющихся и выделяющих ценные пары) при оптим. условиях.

Рис. 10. Вакуум-сушильный шкаф: 1-ка мера; 2-полые плиты.

Гребковые вакуум-сушилки (рис. 11) представляют собой горизонтальные периодически действующие аппараты с цилиндрич. корпусом, снабженным паровой рубашкой. Дисперсный материал (напр., краситель), заполняющий 20-30% объема аппарата, хорошо перемешивается гребками, закрепленными на валу мешалки, имеющей реверсивный привод, к-рый автоматически изменяет направление ее вращения с частотой 6-10 мин-1. Между гребками свободно перекатываются трубы-скалки, способствующие разрушению комков и дополнит.перемешиванию материала. Последний можно нагревать также через вал мешалки, если он выполнен полым. Разгрузка и выгрузка материала механизированы. Напряжение пов-сти сушилок по влаге 6-8кг/(м2·ч).

Рис. 11. Гребковая вакуум-сушилка: 1-корпус; 2-рубашка; 3-вал с гребками; 4-трубы-скалки.

Вальцовые сушилки предназначены для непрерывной атмосферной или вакуумной сушки вязких, жидких и пастообразных материалов (красители, пектиновый клей, молоко и т.п.). Осн. элементы-обогреваемые водяным паром полые вальцы, вращающиеся с частотой 1-13 мин-1; сушилки м. б. одно- и двухвальцовые. Материал смачивает пов-сть вальцов и высушивается в тонком слое; толщина сухой пленки, снимаемой спец. ножами, составляет 0,1-1,0 мм. Расход пара по испаряемой влаге 1,2-1,6 кг/кг, напряжение пов-сти вальцов по влаге для атмосферных и вакуумных сушилок соотв. 13-15 и 25-70 кг/(м2·ч).