8.8. Термическая сушка осадков.

8.8.1. Основные понятия.

Термическая сушка осадка обычно является заключительным этапом обработки осадка или этапом подготовки осадка к ликвидации путем его сжигания. В процессе сушки происходит обеззараживание и уменьшение массы осадков сточных вод. Термической сушке подвергают осадки, предварительно обезвоженные на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах.

При высушивании твердого вещества одновременно протекают два основных процесса: передача тепла для испарения жидкости и перенос массы внутри твердого вещества и с его поверхности. Факторы, влияющие на скорость этих процессов, определяют и скорость сушки.

При изучении процесса сушки различают внутренние и внешние условия. Первые из них связаны с внутренним механизмом потока жидкости. Наиболее часто рассматриваются капиллярные и диффузионные потоки жидкости, хотя возможны и другие механизмы осуществления ее переноса.

Капиллярный поток образуется за счет влаги, содержащейся в промежутках твердого тела. Эта влага движется под действием сил тяжести и капиллярных при условии, что в материале имеются проходы для непрерывного потока. Движение влаги через твердое тело может также осуществляться за счет диффузии пара и жидкости.

Основными внешними переменными, связанными с процессами сушки, являются температура, влажность, скорость движения воздуха, степень измельчения твердого материала, перемешивание его, расположение твердого материала при сушке и метод контакта между горячими поверхностями и влажным материалом.

Скорость сушки определяется уменьшением влажности материала d , т.е. определяется отношением:

( 8.0)

Влажность материала обычно выражается в %, хотя по физическому смыслу она должна выражаться в кг/кг (кг влаги на кг сухого материала). Исходя из этого, скорость сушки выражается в сек^-1 или ч^-1, в зависимости от того, в каких единицах измеряется время сушки.

Д

анные о скорости сушки, полученные с помощью экспериментальных кривых сушки (описывающих зависимость w^c = f () изображаются в виде кривых скорости сушки. Эти кривые описывают зависимость V=f(w^c). Типичная кривая скорости сушки представлена на рис.8.20.

Рис.8.20 Кривая скорости сушки.

Отрезок АВ на кривой скорости сушки соответствует периоду прогрева материала, горизонтальный отрезок ВС отвечает периоду постоянной скорости (1 период), а отрезок СЕ - периоду падающей скорости (П период).

В первый период процесса сушки свободная влага интенсивно испаряется с поверхности материала. Влажность на поверхности материала становится равной гигроскопической в точке С (при первой критической влажности). [Гигроскопическая влажность находится на границе, свободной и связанной влаги в материале. Под свободной понимают влагу, скорость испарения которой из материала равна скорости испарения воды со свободной поверхности, а под связанной - влагу, скорость испарения которой из материала меньше скорости испарения воды со свободной поверхности.] Испарение связанной влаги начинается с этого момента. Достижение равновесной влажности на поверхности материала (внутри материала влажность превышает равновесную) соответствует точке Д. Начиная с этого момента и вплоть до установления равновесной влажности по всей толщине материала, скорость сушки определяется скоростью внутренней диффузии влаги из глубины материала к его поверхности.

Общая продолжительность сушки может быть определена из следующего выражения:

( 8.0)

где N - скорость сушки в первый период,

w₁ - начальная влажность,

w₂- конечная влажность,

w_к.п. - приведенная критическая влажность (методика ее определения приведена в монографии А.Г.Касаткина Основные процессы и аппараты химической технологии. М."Химия",1973,с.614.,

w_р - равновесная влажность