Вопрос 46) Материальный баланс сушилки

Вопрос 42)Классификация сушильных установок.

Наиболее широкое распространение получили барабанные сушилки. Эти сушилки отличаются высокой производительностью и относятся к конвективным сушилкам. В качестве сушильного агента в них используют воздух и дымовые газы. В этих аппаратах сушке подвергают соли, топливо, пасты; их используют в производствах соды, удобрений, ядохимикатов. Сушилка представляет собой цилиндрический барабан 1, к которо­му крепятся бандажи 9, опирающиеся на опорные 3 и опорно-упорные 6 ролики. Вращение барабану передается от электродвигателя через редуктор 4 и зубчатый венец 5, закрытый кожухом 10. Мощность двигателя от 1 до 40 кВт. Частота вращения барабана 1—8 об/мин. Размеры корпусов сушилки нормализованы. Так, по нормали машиностроения МН 2106—61 установлены следующие диаметры барабанов: 1000, 1200, (1400), 1600, (1800), (2000), 2200, 2500, 2800 мм. Длина барабана зависит от диаметра и составляет 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 м. Обычно отношение длины Lбарабана к диаметру D должно быть L/D = 3,5 — 7,0.

Высушиваемый материал подается в приемную камеру 8 и поступает на приемно-винтовую насадку, а с нее — на основную насадку. Лопасти насадки поднимают и сбрасывают материал при вращении барабана. Барабан установлен под углом а к горизонтали до 6°; высушиваемый продукт передвигается к выгрузочной камере 2 и при этом продувается сушильным агентом. Между вращающимся барабаном и неподвижной камерой установлено уплотнительное устройство 7. Выбор типа насадки зависит от материала. Для крупных кусков и налипающих материалов применяют лопастную систему насадки, для сыпучих материалов — распределительную, для пылеобразующих материалов — перевалочную с закрытыми ячейками. Барабан заполняют материаломобычно до 20%.

Барабанная сушилка

Вопрос 43) Сушилка с кипящим слоем. В сушилках с кипящим слоем обычно сушат продукты с размерами зерен от 0,1 до 5,0 мм. Эти аппараты отличаются высокой надежностью, сокращением времени сушки за счет усиленного перемешивания материала в сушильной камере. Такие сушилки используют для сушки сульфата аммония, хлористого калия, винифлекса и целого ряда сыпучих и даже пастообразных материалов. Сушилки просты по конструкции. Материал через бункер подается на наклонную решетку, которая может получать колебания от вибратора. На сетке происходит псевдоожижение материала воздухом, поступающим снизу. Отработанный воздух проходит две параллельные щели в верхней части камеры и отводится через патрубок, а материал выгружается через патрубок и частично через патрубок. В промышленности используют сушилки и с несколькими камерами. Разновидностью этих сушилок являются вихревые сушилки.

Сушилки шахтного типа непрерывного действия. Вся сушилка выполнена из листовой оцинкованной стали толщиной от 1,8 до 2 мм с покрытием цинка 380 гр/м2.
Зерновой материал проходит через сушильню шахту под действием силы тяжести.
В верхнюю часть сушилки зерно загружается нориями или другими транспортными устройствами, откуда потом попадает в сушильную башню. В камере подачи горячего воздуха располагается система сгорания, предназначенная для нагревания воздуха, используемого для сушки.
Зерносушилка может оснащаться различными горелками, работающими как на газе, жидком топливе, так и на альтернативном виде топлива (мазут, нефть, твердое топливо и т.д.).
Камера подачи горячего воздуха изготовлена из оцинкованной стали. Эта камера изготавливаться из сдвоенных оцинкованных листов толщиной 1,8 мм с термоизолирующим слоем между ними из минеральной ваты толщиной 25‐30 мм. Термоизоляция предотвращает потери тепла, и позволяет экономить топливо для сушки при низкой температуре окружающей среды.
Воздух, проходящий через зерновой материал в сушильной башне, отводится в атмосферу циклофенами, оснащенными осевыми вентиляторами и создающими разрежение в камере влажного воздуха. Схема работы сушилки на низком давлении (при создании разрежения) требует в два раза меньше энергии на привод вентиляторов, чем при нагнетательной схеме, которая используется на большинстве отечественных сушилок.

Конвейерная сушильная установка применяется в самых различных областях пищевой промышленности. Это сушка овощей, оборудование для сушки мяса и рыбы, установка для сушки фруктов и т. д. Помимо этого, конвейерная сушка широко применяется для сушки и жарки семечек, орехов, кукурузных зёрен и попкорна и многих других продуктов питания.
В настоящее время сушка овощей, фруктов и других продуктов производится при помощи нескольких различных или совмещённых технологий. Наиболее распространены сушильные установки, использующие следующие технологии: инфракрасная установка для сушки фруктов и других продуктов, микроволновая сушильная установка, конвективная сушка и сублимационная сушка овощей. Помимо этого, используются акустическая и кондуктивная сушки.
Наиболее перспективной является сушильная установка, работающая с использованием инфракрасного излучения. Для продуктов питания глубина проникновения инфракрасных лучей составляет от шести до двенадцати миллиметров. Но при этом глубина расположенного ниже слоя растёт более интенсивно, чем при нагревании другими способами.

Вопрос 44) Распылительные сушилки. Распылительные сушилки применяют для обезвоживания концентрированных растворов веществ, суспензий, эмульсий, подвижных паст. Материал, подлежащий высушиванию, распыливается механическими форсунками (производство уксусно-кислого кальция), пневматическими форсунками, центробежными дисковыми распылителями (производство антибиотиков). При этом площадь поверхности материала резко возрастает. Горячий воздух или дымовые газы подаются в сушильную камеру по прямоточной или противоточной схеме и отводятся из камеры через пылеулавливающее устройство. Высушенный материал (сушка происходит мгновенно) падает вниз и гребковым устройством выводится из камеры. Такие сушилки используют для сушки хлористого винила, меламина, триполифосфата натрия, глинозема. Для сушки применяют горячие газы, но вследствие малого времени контакта поверхность материала прогревается только до 60—70° С и не пересыхает. Здесь можно совмещать сушку с одновременным прокаливанием и охлаждением материала.

Высушенный материал попадает на прокалочные тарелки, которые обогреваются дымовыми газами. Материал перемешивается гребками и пересыпается с тарелки на тарелку, а затем, после прохождения охлаждающей тарелки, выводится из сушилки.

Помимо рассмотренных типов конвективных сушилок в химической промышленности применяют и другие конструкции: ленточные, камерные, аэрофонтанные сушилки, пневмосушилки, сушилки с виброкипящим слоем и т. д.

Вопрос 45) Туннельные сушилки применяют для сушки долго сохнущих материалов. Высушиваемый материал помещают на вагонетки (тележки), которые проталкиваются специальным толкателем через туннель. Длина туннеля составляет 25—60 м. Воздух проходит через весь туннель; во избежание расслаивания потока воздуха по высоте и неравномерности сушки аппарат разбивают на ряд зон, на перекрытиях которых устанавливают отопительно-вентиляционные агрегаты, создающие вертикальную циркуляцию воздуха. Скорость теплоносителя 2—3 м/с.

Время сушки в обычных сушилках может достигать 200 ч. В сушилке, показанной на рисунке, время сушки сокращено до 20 ч за счет интенсификации процесса и изменения режима (использование воздуха с повышенными влажностью и температурой). Основные размеры таких сушилок определяются продолжительностью сушки. Длина сушилки зависит от размеров тележек, емкости туннеля и определяется производительностью и временем сушки.

 

 

Камерные сушилки В таких аппаратах сушка 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, т.к. 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 (рисунок 147), работающая с промежуточным подогревом и рециркуляцией части воздуха. Нагретый в воздухоподогревателе 7 воздух подается вентилятором 6 в нижнюю часть камеры 3 сушилки и проходит в горизонтальном направлении (слева направо) между противнями с высушиваемым материалом, установленными на вагонетках 1. Затем воздух проходит в воздухонагреватель 4 и движется через среднюю часть камеры в противоположном на- правлении (справа налево). В третий раз воздух нагревается в воздухонагревателе 4, после чего проходит 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 11.

1 - вагонетки; 2 - сушильная камера; 3 - корпус; 4, 7 - воздухоподогреватели; 5 - воздуховод; 6 - вентилятор; 8 - сетка; 9 - вход воздуха; 10 - выход воздуха; 11 - шибер.

Рисунок 147 - Шкафная воздушно-циркуляционная сушилка.

Работа по такой схеме 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.

Вопрос 46) Материальный баланс сушилки

Материальный баланс сушилки играет большую роль в расчётах процесса сушки. Сначала необходимо определить начальное ω₁ и конечное ω₂ влагосодержание продукта.

 

Влажность можно представить как отношение общего количества влаги W в материале к сумме W+G_сух. Или же как отношение общего количества влаги W в материале к количеству абсолютно сухого вещества G_сух.
Следовательно, влажность в % можно определить как:

(1)

Абсолютная влажность в % выражается так:

(2)

При необходимости связать общую и абсолютную влажность используют следующие формулы:

(3)

 

(4)

Ведём следующие обозначения:
G₁ – количество влажного продукта, входящего в сушилку, кг/ч;
G₂ – количество высушенного материала, выходящего из сушилки, кг/ч;
W – количество влаги, удаляемой из продукта.
Количество абсолютно сухого вещества можно определить по формуле (5):

(5)

Используя это уравнение, вычислим количество высушенного продукта:

(6)

Таким же образом определим количество продукта, поступающего на сушку:

(7)

По формуле (8) определим количество влаги, которое удаляется из продукта:

(8)

Так же можно воспользоваться формулой (9):

(9)

Выполняя расчёт сушильных установок, необходимо производительность сушилок относить по влажности или высушенному продукту к единице объёма сушильной камеры или поверхности нагрева. Эта величина называется напряжением сушилки. Она зависит от типа сушильного аппарата, влажности продукта и др. факторов.
Введём следующие обозначения:
V – объём сушильной камеры, м³;
– время сушки, ч.

Найдём объём сушильной камеры по влагосодержанию, кг/(м³×ч):

(10)

Для контактных сушилок напряжение поверхностного нагрева по влаге определяют по формуле (11), кг/(м³×ч):

(11)

где F – площадь поверхности нагрева, м²;
W – количество удаляемой влаги, кг.

Баланс влаги в сушилке.

Пользуясь уравнениями материального баланса сушилки, можно найти расход сушильного агента (воздуха) в сушилке. Для этого необходимо составить уравнение баланса влаги.
Если принять, что процесс сушки является установившимся и отсутствуют потери влаги, то она поступает в сушильную камеру с продуктом и сушильным агентом, а выводится с высушенным продуктом и отработанным сушильным агентом. В этом случае уравнение баланса влаги можно записать в следующем виде:

(12)

где L – количество абсолютно сухого воздуха, который необходим для процесса сушки, кг/ч;
d₁ и d₂ – влагосодержание сушильного агента (воздуха) на входе и выходе из сушильной камеры, г/кг сухого воздуха.
Удельный расход сухого воздуха на 1 кг испаряемой влаги равен l=L/W. Отсюда определим удельный расход сухого воздуха, кг/кг:

(13)

Калорифер нагревает воздух от температуры t₀ до температуры t₁. При этом количество влаги в сушильной камере остаётся неизменным, т.е. d₀=d₁. Исходя из этого запишем формулу (13) в виде:

(14)

Тепловой баланс сушилки.

Запишем уравнение теплового баланса процесса сушки в реальной сушилке:

(15)

где I₀, I₂ – теплосодержание наружного и отработанного воздуха, ккал/кг;
с_ВЛ, с_М”, c_ТР – удельная теплоёмкость влаги, высушенного продукта и транспортных устройств соответственно, ккал/(кг×˚С);
- температура влаги и продукта на входе в сушильную камеру, ˚С;
- температура продукта на выходе из сушильной камеры, ˚С;
G₂, G_ТР – масса высушенного продукта и транспортных устройств, кг/ч;
Q_К – тепло от калорифера, ккал/кг;
Q_Д – тепло от дополнительных нагревателей, ккал/ч;
Q_П – теплопотери в окружающую среду, ккал/ч.
Запишем уравнение теплового баланса сушилки для 1 кг испарившейся влаги:

(16)

Отсюда удельный расход тепла в калорифере будет равен, ккал/кг:

(17)

Возможно применение формулы (18):

(18)

где I_i – теплосодержание сушильного агента на выходе из калорифера.

Приняв, что:

(19)

представим уравнение теплового баланса в следующем виде:

(20)

Уравнение (19) описывает внутренний тепловой баланс в сушильной камере и является характеристикой отклонения реального процесса сушки от теоретического.
Запишем уравнение теплового баланса для теоретической сушилки, которая не имеет потерь тепла, т.е. :

(21)

При этом l·I₁=l·I₂, т.е. I₁=I₂=const. Отсюда следует, что в теоретической сушилке теплосодержание воздуха постоянно на входе и выходе из сушилки.

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: