Размещено на http://www.allbest.ru/

СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

При обезвоживании в материале могут происходить структурно-механические, реалагоческие, биологические, биохимические процессы, способствующие повышению прочности материала (дерево, кирпич), увеличению теплоты сгорания (уголь, торф), уменьшению массы и объёма материала, удлинению сроков хранения.

Среди существующих методов выделяют физико-химический, механический и тепловой.

Физико-химический - удаление влаги путём соприкосновения материала с гигроскопическими веществами (хлористый кальций, селикогель). Этот метод используется в малогабаритных производствах или в лабораторных условиях.

Механический - процесс разделения системы жидкость - твёрдое тело происходит под действием механических сил (давление, гравитационные, центробежные).

Тепловой - удаление влаги с подводом теплоты.

Механическое обезвоживание - разделение гетерогенных систем или суспензий до влажности .

Для этого (для разделения суспензий) по способу создания и движущей силы процессы делят на 4 группы:

1. Отстойник.

2. Вакуум-фильтры (перепад давления от 0,02 до 0,07 МПа).

3. Отстойные или фильтрующие центрифуги (перепад давления от 0,1 до 0,3 МПа).

4. Фильтры, работающие под давлением до 1 МПа.

Сушка - совокупность тепловых и массообменных процессов, происходящих внутри влажного материала (внутренняя задача сушки) и за пределами поверхности (внешняя задача сушки). Знание свойств сушки материала позволяет выбрать рациональный метод и режим сушки.

Все сушильные материалы классифицируют:

1. Капиллярно-пористые;

2. Коллоидные;

3. Капиллярно-пористые коллоидные.

1-ая группа: при обезвоживании почти не изменяют свои размеры, при глубоком обезвоживании и механическом воздействии они могут быть превращены в дисперсные материалы (обожжённые керамические материалы, активированный уголь, песок).

2-ая группа: при изменении содержания в них влаги существенно изменяют геометрические размеры, сохраняя эластичные свойства (желатин, мучное тесто).

3-ья группа: эластичны, способны к набуханию при увлажнении и усыхании при обезвоживании. Большинство влажных материалов относятся к этой группе (торф, ткани, кожа, древесина).

Свойства влажных материалов, а также скорость процессов переноса в них зависят от форм связи влаги с материалом.

Согласно классификации, в основу положена энергия связи влаги с материалом, выделяют по порядку убывания энергии связи три формы: химическую, физико-химическую, физико-механическую.

Адсорбционная влага - это влага адсорбционного пара из окружающей поверхностью в порах, пустотах, капиллярах составляющих скелет вещества.

Осмотическая влага - это влага за счёт осмотического давления, вызывающая избирательную диффузию влаги из окружающей среды через полупроницаемую оболочку.

Микрокапилляры - в них длина свободного пробега молекул много меньше диаметра капилляра.

Существует 2 вида сушки:

1. Естественная - за счёт тепла естественного окружающего воздуха, требующая больших площадей, длительности времен и зависит от атмосферного воздействия и времени года.

2. Искусственная - происходит в специальных камерах с подачей в них сушильного агента, который забирает влагу из материала. В качестве сушильного агента используют воздух, смесь дымовых газов с воздухом, пар (в т.ч. перегретый) и минеральные масла.

В зависимости от способа подвода теплоты различают следующие сушильные установки:

1. Конвективные;

2. Кондуктивные;

3. Терморадиационные;

4. Электромагнитные;

5. Комбинированные.

Испарение влаги создаёт перепад влагосодержания между внутренними и поверхностными слоями, что вызывает непрерывное движение влаги в направлении поверхности. обезвоживание механический реалагоческий

Количество влаги можно определить из уравнения:

, ,

где - поверхность испарения; - время; - барометрическое давление в мм рт. ст.; - коэффициент испарения, зависящий от скорости воздуха; - давление насыщенного пара у поверхности материала; - парциальное давление паров в воздухе, которые омывают поверхность.

Свободная поверхность - та поверхность смачивания, которая позволяет влаге, находится на её поверхности.

При испарении жидкости со свободной поверхности определяется коэффициент теплоотдача: ,

где , где и - температуры сухого и мокрого термометров.

Если , то .

Соотношение между влажность и массой пара.

Существует 2 понятия влажности материала:

1. На общую массу - , в пределах ;

2. На сухую массу - , в пределах .

Из материального баланса следует: ,

где - количество влаги, испарённой со свободной поверхности;

- влага в материале до сушки;

- влага в материале после сушки.

.

Обычно задаются: , , либо .

;

;

;

;

;

;

;

Количество воздуха и тепла, идущего на испарение влаги:

;

.

Если обозначить

, тогда

- удельный расход воздуха на кг испарённой жидкости.

.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СУШКИ

Теоретической сушилкой называется воображаемая сушилка, в которой происходит предварительный нагрев сушильного агента в выносном подогревателе, в котором нет потерь в окружающую среду, потерь с материалом, с транспортными установками, а температура материала равна 0⁰С.

- теплота выносного подогревателя.

,

Т.к. , где - теплосодержание.

АВ - процесс подогрева в выносном подогревателе;

ВС - процесс сушки.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА ВОЗДУХЕ С ПАРОВЫМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕМ

В расходную часть теплового баланса входят следующие параметры: .

- тепло, полезно используемое и идущее на испарение влаги из материала.

,

;

, или , .

- потеря теплоты с уходящим сушильным агентом.

или

, или , .

Для воздуха при н.у. .

- потери материала с материалом.

,

где - температура материала,

,

Если противоток: и ;

Если прямоток: и .

- потери тепла с транспортом.

,

,

- суммарный вес металла и дерева.

Если противоток: и ;

Если прямоток: и .

- потеря теплоты в окружающую среду.

,

где - поверхность аппарата,

- температура между поверхностью аппарата и окружающим воздухом.

Обычно принимаю 10…15% от суммы всех других потерь.

В приходную часть теплового баланса включают и .

КПД сушильной камеры:

КПД сушильной установки: .

- потери тепла в окружающую среду с конденсатом.

,

;

,

,

.

ВНУТРЕННИЙ ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЫ (без учёта воздуха, как теплоносителя)

Приход: .

Расход: .

Обозначим через разность между приходом и расходом.

, тогда .

Разность может иметь 3 случая:

1. , , значит .

2. , или , т.е. .

3. , , т.е. .

- линия сушки для случая .

- линия сушки для случая .

- линия сушки для случая .

ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ ПРОЦЕССА СУШКИ

- относительная влажность;

- критическая влажность;

- гигроскопическая влажность;

- равновесная влажность;

- период подогрева;

- период постоянной скорости сушки;

- период падающей скорости сушки.

Скорость сушки - изменение относительной влажности во времени.

т. (как и т.) - называется критической (), т.к. при сушке влажность внутренних слоёв больше чем на поверхности. зависит от толщины материала, от режима сушки, от скорости и параметров сушильного агента.

Период соответствует удалению свободной влаги; соответствует удалению связанной влаги.

Равновесная влага материала является функцией относительной влажности и температуры воздуха, она соответствует и называется гигроскопической. Если - называется равновесной, при этом парциальное давление водяного пара над материалом находится в равновесии с парциальным давлением пара окружающего воздуха.

т. (как и т.) соответствуют началу удаления из материала связанной влаги и поэтому называются критическими.

СУШКА МАТЕРИАЛА ТОПОЧНЫМИ ГАЗАМИ

Количество сухого газа при сжигании твёрдого топлива:

, .

- теоретический расход воздуха.

Количество сухого газа при сжигании газообразного топлива:

.

Количество водяного пара при сжигании твёрдого топлива:

.

Количество водяного пара при сжигании газообразного топлива:

.

Влагосодержание:

, .

Теплосодержание:

.

В тепловом балансе дополнительно вводят параметр :

- характеризует потери тепла на испарение влаги топлива.



КЛАССИФИКАЦИЯ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ИХ КОНСТРУКЦИИ

В зависимости от способа передачи теплоты сушильные установки делят:

§ конвективные;

§ контактные;

§ терморадиационные;

§ сублимационные (сушка под вакуумом);

§ сушка ТВЧ;

§ комбинированные.

По видам конструкции:

1. Конвективные;

§ камерные;

§ коридорные (туннельные);

§ ленточные;

§ конвейерные;

§ пневматические;

§ шахматные;

§ барабанные;

§ распылительные;

§ с кипящим слоем.

2. Контактные;

§ вальцовочные;

§ цилиндрические.

По давлению:

§ атмосферные;

§ вакуумные.

По направлению движения сушильного агента:

§ прямоточные;

§ противоточные;

§ смешанного тока;

§ реверсивного тока.

По виду сушильного агента:

§ воздух;

§ смесь воздуха и дымовых газов;

§ пар;

§ минеральные масла.

Конструкции:

1. Камерные сушилки;

2. Коридорного типа (туннельные);

3. Ленточные сушильные камеры;

4. Конвейерная сушильная камера;

5. Пневматическая;

6. Ленточная;

7. Терморадиационная;

8. Барабанная;

9. Сушилка с кипящим слоем;

10. Вибросушилка;

11. Контактные сушилки:

§ Вальцовые;

§ Цилиндрические.

Размещено на Allbest.ru

...