10.2.3 Турбінні і шахтні сушарки

Турбінні сушарки застосовуються для висушування й прожарювання різних сипучих матеріалів (дінатрійфосфату, вугілля). Вони відрізняються гарною герметичністю, тому як агент сушіння застосовують інертні гази. Турбінна сушарка являє собою нерухомий металевий кожух, що щільно обшитий листовою сталлю. Усередині сушарки є кругла рама, що обертається навколо вертикальної осі. На рамі укріплені тарілки, що складаються із секторів. Під час роботи сушарки рама з тарілками робить оберти зі швидкістю 2 об ∕хв. Переваги - температуру газу в будь-якій її крапці можна підвищити за допомогою розташованих усередині її нагрівальних пристроїв або шляхом додаткової подачі гарячого газу, що дозволяє встановлювати оптимальний режим сушіння. Основними недоліками є мала інтенсивність сушіння, складність конструкції й наявність двох приводів - рами й турбін.

Шахтні сушарки застосовуються для зернистих добре сипучих матеріалів (каталізатори, зерно, гранульованне вугілля). Головним елементом апарата є вертикальна шахта, у якій матеріал висушується, переміщаючись під дією сили ваги. Сушильний агент проходить через шар сипучого матеріалу. По характері руху матеріалу усередині шахти ці сушарки розділяються:

- з вільним падінням матеріалу усередині шахти;

- з вільним падінням матеріалу, штучно вповільненим шляхом установки полиць різного виду;

- с сповільненням руху матеріалу (матеріал рухається в шахті суцільною масою, швидкість його переміщення визначається кількістю що відбирає висушеного матеріалу).

Інтенсивність процесу обумовлюється температурою агента сушіння й швидкістю проходження його через шар матеріалу.

Основний недолік шахтних сушарок - мала інтенсивність процесу сушіння. Через свободоутворення в зоні вологого матеріалу рух його нерівномірний, що приводить до нерівномірного сушіння. Наявність дрібних часток значно знижує фільтруючі властивості його шару.

10.2.4 Барабанні сушарки

Барабанні сушарки являють собою встановлений похило обертовий барабан, на який вдягнено два бандажі й зубчастий вінець. Бандажами барабан опирається на чотири ролики, змонтованих на рамах. На обох кінцях барабана є камери: в одній передбачені уведення газів і завантаження вологого матеріалу, в іншій - вивід сухого продукту й відвід газів. Між камерами й барабаном роблять спеціальне ущільнення для запобігання підсмоктування зовнішнього повітря. Слід зазначити, що особливо шкідливо підсмоктування з боку вивантажувальної камери. Максимальний нахил камери 4.

10.2.5 Сушарки із псевдозрідненим шаром

Однокамерна сушарка з ненаправленим рухом матеріалу має в перетині окружність. Камера може бути циліндричної (при сушінні грубозернистих матеріалів) або що розширюється (для зменшення віднесення дрібних часток з камери). Максимальний перетин підбирають із розрахунку відсутності віднесення дрібних часток. Такі установки звичайно використають для сушіння термостійких матеріалів (хлористого калію, доломіту).

Також використаються інші конструкції сушарок з перетином у вигляді прямокутника й квадратні. Вони використаються рідше, тому що в них утворяться застійні зони.

1- штуцер уведення вологого матеріалу; 2 - штуцер виводу сухого матеріалу; 3 - уведення газу; 4 - вивід газу

Рисунок 10.2.5 - Однокамерна сушарка кругла із псевдозрідненим шаром

10.2.6 Розпилювальні сушарки

Залежно від технологічних вимог сушіння розчинів проводять при прямоточному, противоточному і перехресному потоках матеріалу й агента сушіння. Більшість сушарок працює за принципом паралельного струму, що забезпечує інтенсивне й економічне сушіння з одержанням продукту високої якості.

Велике значення при сушінні розпиленням має рівномірний розподіл газу по всьому перетині камери й швидке змішання його з розпиленими краплями розчину. Швидкість змішання газу й розчину в цьому випадку здобуває особливе значення, тому що тривалість сушіння дуже мала. Рівномірний і швидкий розподіл газів по сушильній камері й між краплями розчину залежить від способу уведення в камеру газів і їхнього виводу.

Найпоширенішими є сушарки з дисковим розпиленням. По способі уведення газів їх можна розділити на сушарки з рівномірною подачею газів над факелом по всьому перетині камери й із зосередженою подачею газів до кореня факела розпилу. Вивід газів і матеріалу здійснюється роздільно.

1 - привод; 2- газорозподільний пристрій

Рисунок 10.2.6 - Розпилювальна сушарка з дисковим розпиленням

10.2.7 Аерофонтанні сушарки

Застосовуються для сушіння волокна й зерна. Їхня особливість - висхідний струмінь газу в центрі сушарки із пневмотранспортом часток і поверненням матеріалу в шар по стінках апарату. Таким чином, відбувається циркуляція матеріалу із частотою, що залежить від швидкості потоку газів. У широкій частині апарату звичайно створюється режим кипіння з умовною швидкістю газу.

1 - вхід і вихід сушильного агента; 2 - вхід вологого матеріалу; 3,4 - вихід сухого матеріалу

Рисунок 10.2.7 - Аерофонтанна сушарка без підтримуючих ґрат

Матеріал подають у вузьку частину труби, де він підхоплюється потоком газів. Потім вивантажується через бічний отвір на циліндричній частині корпуса.

10.3 Контактні сушарки. Конструкції, принцип дії

При контактному способі сушіння вся теплота передається вологому матеріалу від нагрітої поверхні. Як джерело теплоти в більшості випадків використають водяну пару, високо киплячі органічні сполуки, розплави солей і металів. При цьому теплота передається матеріалу через стінку з гарною теплопровідністю.

Контактне сушіння використається для різних матеріалів, тому конструкції сушильних установок залежать від виду матеріалу. Сушарки діляться на сушарки для сипучих матеріалів (трубчасті, барабанні, тарілчасті) і для пастообразних і рідких матеріалів (вальцьові), а також для тонких листових матеріалів (циліндричні).

10.3.1 Вакуумні-гребкові сушарки

Є апаратами періодичної дії, тому для збільшення швидкості сушіння матеріал перемішується повільно обертовою горизонтальною мішалкою із гребками. Завантаження й вивантаження матеріалу механізоване.

1 - корпус сушарки; 2 - парова сорочка; 3 - мішалка; 4 - завантажувальний люк; 5 - труби, що сприяють перемішуванню матеріалу; 6 - розвантажувальний люк; 7 - штуцер для приєднання вакууму

Рисунок 10.3.1 - Схема гребково-вакуумної сушарки

Продуктивність сушарки залежить від температури пари, що гріє, величини розрядження й початкової вологості матеріалу.

До недоліків сушарок даного виду ставляться періодичність їхньої дії, складність сушильного агрегату й більші експлуатаційні витрати.

Застосування таких сушарок диктується технологічними міркуваннями: вони придатні для сушіння чутливих до високих температур матеріалів, а також токсичних і вибухонебезпечних речовин, для одержання матеріалів високої чистоти.

10.3.2 Вальцьові сушарки

Вальцьові сушарки призначені для здійснення безперервного сушіння рідини й текучих пастообразних матеріалів при атмосферному тиску або розрядженні. Основною частиною вальцьових сушарок є порожній, що обігріває зсередини барабан (валок). Пара, що гріє, надходить через порожню цапфу усередину валка, паровий конденсат відводиться через сифонну трубу. Уведення пари й вивід конденсату виробляється з боку, протилежному приводу.

Висушування матеріалу відбувається інтенсивно в тонкому шарі в плині одного неповного оберту валків. Плівка підсушеного матеріалу знімається ножами, розташованими уздовж утворюючого кожного валка. Ніж тонше шар матеріалу на валках, тим швидше й рівномірній він сушиться.

В одновальцьових сушарках у кориті обертається один валок. Під ним є живильний пристрій з мішалкою.

1 - сушильний пристрій; 2 - прийомний пристрій; 3 - штуцер прийому вологого матеріалу; 4 - штуцер відводу конденсату

Рисунок 10.3.2 - Одновальцьова сушарка

Вальцьові сушарки забезпечують ефективне сушіння в тонкому шарі матеріалів, що не витримують тривалого впливу високих температур. Недолік - мають невисоку продуктивність і підвищену кінцеву вологість матеріалу.

10.3.3 Барабанні сушарки

У барабанних контактних сушарках топкові гази обмивають барабан зовні, а потім проходять через внутрішній циліндр і відсмоктуються вентилятором. Матеріал, що висушується, рухається з ліва на право по кільцевому просторі між стінками барабана й циліндра. Зовнішнє повітря без попереднього підігріву вводиться в кільцевий простір і рухається противотоком стосовно матеріалу. Повітря підігрівається усередині самого барабана.

Такі сушарки застосовуються, коли забруднення матеріалу, що висушується, від зіткнення з топковими газами неприпустимо.

10.4 Спеціальні сушарки: терморадіаційні, високочастотні, сублимаційні. Конструкції, принцип дії

Сушіння інфрачервоними й ультрафіолетовими променями знайшла застосування в промисловості. Ультрафіолетові промені використають у дослідницьких масштабах, а інфрачервоні промені широко використають у лакофарбовій промисловості, крім того їх використають для інтенсифікації процесу сушіння в конвективних сушарках і вакуум-сушарках.

Безперервно діюча терморадіаційна сушарка застосовується для сипучих матеріалів. Працює в такий спосіб: матеріал з бункера через подвійний затвор і проміжну ємність подають на стрічку сушильної камери. Теплота, необхідна для випару вологи, підводить радіацією від термоелементів. Для створення рівномірного сушіння матеріал пересипається з одного конвеєра на іншій. Висушений матеріал через затвори й проміжну ємкість надходить у збірник.

Сушіння струмами високої частоти засновано на використанні явища нагрівання діелектриків в електричному полі струму високої частоти. Якщо тіло ізотропне, нагрівання буде рівномірним. Фактично таке буває рідко, тому сушіння струмами високої частоти застосовується для висушування невеликих кількостей дорогих продуктів, що не допускають контактів з металевою поверхнею (люмінофори).

У хімічній промисловості застосовується сушіння зі скиданням тиску. При скиданні тиску відбувається самовскипіння й частковий механічний винос вологи, тому що в матеріалі створюється нерелаксуемо надлишковий тиск.