- •Міністерство освіти і науки україни донецький національний технічний університет
- •1 Фізико-хімічні основи процесу сушіння
- •1.1 Рівновага в процесі сушки
- •1.2 Кінетика сушки
- •1.3 Фізико - хімічні основи вакуумного сушіння
- •2 Характеристика готової продукції
- •Фiзико-хiмiчнi показники продукту
- •Основні вибухові характеристики продукту
- •3 Опис технологічного процесу
- •5 Вибір обладнання
- •5.1 Вакуум-сушильна шафа
- •5.2 Вакуум-воронка
- •5.3 Вакуум-насос типу ввн
Міністерство освіти і науки україни донецький національний технічний університет
Кафедра „Хімічна технологія палива”
„ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПОТОК СУШІННЯ ЦИКЛОТРИМЕТИЛЕНТРИНІТРАМІНУ”
1 Фізико-хімічні основи процесу сушіння
Сушка - процес видалення вологи з твердого матеріалу шляхом її випаровування і відведення пари, що утворилася.
Обезводнення матеріалів здійснюється звичайно з метою підвищення якості цільового продукту, попередження злежується, здешевлення транспортування, зменшення корозії апаратури і трубопроводів, підвищення теплотворної здатності (для палив).
Унаслідок великих величин теплот паротворення рідин сушка, як і випаровування, є порівняно дорогим технологічним процесом. З цією метою перед сушкою частина вологи віддаляється дешевшим механічним шляхом - фільтруванням, пресуванням, центрифугуванням.
Висушувані матеріали залежно від способу сушки умовно можна розділити на наступні групи:
рідкотекучі матеріали - істинні і колоїдні розчини, емульсії і суспензії;
пастоподібні матеріали;
тверді дисперсні матеріали, що володіють сипучістю у вологому стані (пилоподібні, зернисті і кускові);
тонкі гнучкі матеріали (тканини, плівки, папір, картон);
штучні, масивні, великогабаритні матеріали і вироби: кераміка, елементи будівельних конструкцій, виробу з деревини;
вироби, що піддаються сушці після ґрунтовки, забарвлення, склеювання і інших робіт на поверхні.
За способом підведення теплоти до висушуваного матеріалу розрізняють:
конвективну сушку (теплота для здійснення процесу передається матеріалу при його безпосередньому контакті з сушильним агентом, наприклад нагрітим повітрям, топічними і іншими газами);
контактну (кондуктивну) сушку (теплота передається матеріалу через розділяючу їх стінку);
радіаційну сушку (теплота передається інфрачервоним промінням);
діелектричну сушку (теплота виділяється в матеріалі в результаті дії на нього струмів високої частоти);
сушку сублімації (висушування матеріалу здійснюється в замороженому стані при глибокому вакуумі).
У техніці найчастіше застосовують конвективну і кондуктивну сушки. Останні три способи відносяться до спеціальних видів, їх застосовують декілька рідше.
1.1 Рівновага в процесі сушки
Процесу сушки, як будь-якому массообмінному процесу, відповідає зворотний процес - поглинання твердим матеріалом вологи з навколишнього середовища, що містить або пари вологи, або суміш пари вологи з іншими газами. Позначимо тиск пари вологи, коли тільки вона є навколишнім середовищем, через Pпар, а її парціальний тиск в суміші з газами навколишнього середовища - через PD.
В той же час, волозі, що міститься в матеріалі, відповідає певний рівноважний тиск водяної пари над вологим висушуваним матеріалом Pмат.
Умовою сушки в цьому випадку є нерівності
Pмат > Pпар або Pмат > PD. (1.1.)
Вологість матеріалу, що відповідає умові Pмат = Pпар (Pмат = PD) відповідає умові рівноваги.
Зворотному процесу (сорбції пари вологи з навколишнього середовища твердим матеріалом) відповідають нерівності Pпар > Pмат і PD > Pмат.
Тиск пари над висушуваним матеріалом Pмат залежить від вогкості матеріалу, температури і характеру зв'язку вологи з матеріалом. Із зростанням температури і вогкості матеріалу значення Pмат зростає (рис. 1.1). Крім того, чим сильніше зв'язок вологи з матеріалом, тим менше за інших рівних умов тиск пари вологи над цим матеріалом.
Розрізняють декілька форм зв'язку вологи з матеріалом (якщо під вологою розуміти воду, то у порядку убування енергії зв'язку).
Рис. 1.1 – Криві рівноважної вологості матеріалу:
Pмат – рівноважний тиск водяної пари над вологим матеріалом;
c1, c2, c3 – вологість матеріалу
Хімічно зв'язана волога - гідратна або кристалізаційна, входить до складу самої хімічної сполуки, в процесі сушки не віддаляється. Для її видалення необхідна або високотемпературна дія (прожарення), або хімічна обробка.
Физико-хімічно зв'язана волога (адсорбційна і осмотична) - волога, що знаходиться в мікропорах і пов'язана з матеріалом на молекулярному рівні адсорбційними і осмотичними силами.
Механічно (капілярно) зв'язана волога, що заповнює макро- і мікрокапіляри, може бути видалена не тільки при сушці, але і при механічних діях.
Значення концентрацій вологи в матеріалі використовуються для опису кінетики процесу сушки, а також розрахунку апаратів, в яких він здійснюється.
Значення концентрацій вологи визначаються:
вогкістю c - відношенням маси вологи, що міститься в матеріалі, до маси вологого матеріалу, кг/кг;
вологовмістом x - відношенням маси вологи, що міститься в матеріалі, до маси сухого матеріалу, кг/кг;
відносною вогкістю φ - відношенням кількості пари в газі до максимально можливого, відповідає насиченому стану при тих же температурі і тиску, %.