Конвективні (повітряні) сушарки

Конвективні сушарки як правило складаються з трьох основних елементів: камери, в якій відбувається контакт висушуваного матеріалу з сушильним агентом, вузлів підігріву і транспорту сушильного агента.

16.2.1 Камерні сушарки є простими сушарками періодичної дії. Висушуваний матеріал розташовується в камерній сушарці (рис. 16.3) на полицях 2, змонтованих усередині камери 1. Сушильний агент (гаряче повітря) переміщається між полицями над шаром висушуваного матеріалу. Свіже повітря засмоктується вентилятором 4 через вікно 5 і підігрівається в калориферах 3. Відпрацьоване повітря відводиться в атмосферу через вікно 7 або повертається в калорифер через вікно 6.

Камерні сушарки застосовують головним чином при висушуванні матеріалів, що вимагають тривалої сушки або складного індивідуального режиму, а також для висушування невеликих партій матеріалів.

16.2.2 Тунельні сушарки(рис. 16.4) є довгими камерами, усередині яких по рейках переміщаються вагонетки 1 з висушуваним матеріалом. Нагріте в калориферах 3 повітря, що подається вентиляторами 2, обтікає лотки або листи (розміщені на вагонетках) прямо- або протитечією (або перехресним струмом). В порівнянні з камерними сушарками, тунельні більш зручні, оскільки в них сушка йде безперервно, але витрачається багато ручної праці при їх обслуговуванні (розвантаження, вивантаження і т. д.). Тунельні сушарки використовуються при сушці штучних виробів (цегли, кераміки), забарвлених і лакованих металевих поверхонь, харчових продуктів і т.п.

Стрічкові сушарки (рис. 16.5), призначені для сушки сипких матеріалів, є камерою 2, в якій розташовані одна або декілька рухомих нескінченних стрічок 3. Пересипання матеріалу із стрічки на стрічку сприяє його перемішуванню, що прискорює процес сушки. Завантаження матеріалу в сушарку здійснюється через бункер 1, вивантаження — через бункер 6. По відношенню до матеріалу повітря, що подається вентилятором 4 і що нагрівається калорифером 5, може рухатися в цих сушарках прямотоком, протитечією, упоперек руху стрічки, а також прямувати крізь шар матеріалу, що лежить на перфорованій стрічці. Відведення відпрацьованого повітря здійснюється через газохід 7.

16.2.3 Барабанні сушарки(рис. 16.6) застосовують для сушки різних сипких матеріалів. Основним вузлом цих сушарок є порожнистий барабан 1, встановлений під невеликим кутом α до горизонту. Барабан забезпечений бандажами 2, кожний з яких котиться по двох опорних роликах 7 і фіксується упорними роликами 6. Барабан приводиться в обертання за допомогою зубчатого колеса 10, насадженого на барабан. Вологий матеріал вводиться в барабан через живильник 9. При обертанні барабана висушуваний матеріал пересипається і рухається до приймального бункера 5. За час перебування матеріалу в барабані відбувається його висушування при взаємодії з газоподібним теплоносієм. Звичайно теплоносієм є топкові гази, які поступають в барабан з топки 8.

Для рівномірного розподілу матеріалу по поперечному перетину барабана і поліпшення його взаємодії з газом в барабані встановлюють розподільні насадки. Теплоносій може рухатися по відношенню до висушуваного матеріалу як прямотоком, так і протитечією.

Рис. 16.3. Схема камерної сушарки:

1 — камера; 2 — полиця; 3 — калорифер; 4 — вентилятор; 5, 6, 7 — вікна

Рис. 16.4 – Схема тунельної сушарки:

1 – вагонетка; 2 – вентилятор; 3 -- калорифер

Рис. 16.5. Схема стрічкової сушарки:

1, 6— бункери; 2 — камера; 3 — рухома стрічка; 4 — вентилятор; 5 — калорифер; 7 — газохід

Рис. 16.6 – Схема барабанної сушарки:

1 – барабан; 2 – бандаж; 3 – вентилятор; 4 – циклон; 5 – приймальний бункер; 6 – упорний ролик; 7 – опорний ролик; 8 – топка; 9 – живильник; 10 – зубчасте колесо

Відпрацьовані гази відсмоктуються через циклон 4 вентилятором 3.

16.2.4 Розпилювальні сушарки(рис. 16.7) застосовують для сушки рідких харчових продуктів, ферментів і розчинів мінеральних солей, фарбників і т.д. Сушарки є камерою 5 (порожнисту башту з діаметром до 5 м і заввишки до 8 м), у верхній частині якої розпилюється висушуваний матеріал через форсунки 1 або за допомогою відцентрових розпилювачів. Висушений продукт у вигляді порошку шнеком 4 відводиться з сушарки. Швидкість сушки велика, час сушки знижується до сотих часток секунди. Оскільки швидкість сушильного агента складає порядка 0,4 м/с, для уловлювання віднесеного їм висушеного матеріалу його пропускають через систему пиловловлювачів: циклонний апарат 2 і рукавний фільтр 3. Уловлений матеріал збирається шнеком 4. Поверхня контакту крапель з повітрям досягає 300 м² на 1 дм³ висушуваного матеріалу. За допомогою распилювальних сушарок одержують продукт однорідного монодисперсного складу.

Рис. 16.7. Схема распилювальної сушарки:

1 — форсунка; 2 — циклонний апарат; 3 — рукавний фільтр; 4 — шнек; 5 — камера

16.2.5 Сушарки із зваженим (псевдозрідженим) шаром (рис. 16.8) застосовують для сушки сипких матеріалів (зерна, мінеральних солей, вугілля і т.п.), а також паст і розчинів. Сирий матеріал з шнека живильника 3 поступає в корпус 2, через отвори в решітці 1 поступає знизу газ, суха речовина віддаляється через розвантажувальний пристрій 4. У промисловості застосовують апарати круглого і прямокутного перетину, одно- і багатокамерні, аерофонтанні, з киплячим, віброзрідженим або з фонтануючим шаром. Останнім часом ці сушарки одержують все більше застосування.

16.2.6 Пневматичні сушарки(рис. 16.9) застосовують для інтенсивного видалення вільної (поверхневої) вологи. Лінійна швидкість повітря в сушильній трубі повинна бути більше швидкості віднесення висушуваних частинок. Практично приймають, що 1 кг повітря переміщає по пневматичній трубі від 8 до 20 кг висушуваного матеріалу.

Висушуваний матеріал подається з бункера 4 дозатором 3 у вертикальну трубу 5, по якій рухається повітря, що подається вентилятором 1 і що нагрівається калорифером 2. Відділення висушеного в трубі 5 матеріалу від сушильного агента здійснюється в циклоні 7 і фільтрі 6, розвантаження — через пристрій 8.

Контрольні питання

1. У чому полягають призначення і основні принципи процесу сушки?

2. Які види сушки розрізняють за способом підведення теплоти до вологого матеріалу?

3. Якими параметрами визначається рівновага в процесі сушки?

4. Яким чином виражається концентрація вологи в різних матеріалах?

5. Якими періодами визначається кінетика процесу конвективної сушки?

6. Яке призначення діаграми стану вологого атмосферного повітря (i—x)?

7. Які існують принципові схеми конвективної сушки і як вони зображаються на діаграмі i—x ?

8. Які основні типи контактних і конвективних сушарок існують?

Рис. 16.8 – Схема сушарки з псевдозрідженим шаром: 1 – решітка; 2 – корпус; 3 – шнек живильника; 4 -- розвантажувач

Рис. 16.9 – Схема пневматичної сушарки: 1 – вентилятор; 2 – калорифер; 3 – дозатор; 4 – бункер; 5 – труба; 6 – фільтр; 7 – циклон; 8 -- розвантажувач