Распылительные сушилки

В пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности широко распространены сушильные установки, в которых получают сухой продукт различной дисперсности из растворов, подвергаемых сушке. На рис. 9.1 приведены некоторые из возможных схем распылительных сушилок

Рисунок 9.1 - Схемы форсуночных сушильных камер (а-в) и схемы сушилок с дисковым распылением (г-е).

а – прямоточная камера с центральным закрученным подводом теплоносителя; б- камера с равномерным распределением по сечению через распределительную решетку; в- камера с радиальным по периферии подводом теплоносителя и центральным отсосом.

 

Раствор с высокой начальной влажностью подается к форсункам (рис.9.1, а-в) или вращающимся дискам (рис.9-1, г-е), благодаря которым происходит диспергирование растворов, т. е. распыление его на мелкие частицы (капли). Значительное увеличение поверхности раствора, имеющее место при его диспергировании, способствует ускорению передачи теплоты от газообразного теплоносителя (нагретого воздуха, топочных газов, перегретого пара и др.), поступающего в сушильную камеру к каплям раствора.

В распылительных сушилках принципиально возможно осуществление прямотока (рис. 9.1, а ,в-е ) и противотока (рис. 9.1, б) при движении высушиваемого продукта и теплоносителя.

В промышленности наиболее распространены прямоточные сушилки с подачей теплоносителя и раствора сверху сушильной камеры. При такой схеме организации процесса сушки можно применять более высокую температуру теплоносителя (до 800-1000˚С), чем при противотоке, без опасности перегрева высушиваемого раствора. Температура сухих частиц в основном определяется температурой газов на выходе из сушилки.

При противоточной схеме работы сушилки обычно теплоноситель подается снизу камеры, а раствор распыливается сверху. Длительность пребывания частиц во взвешенном состоянии в этом случае больше, чем при прямотоке. Однако максимально возможное количество испаряемой влаги в 1 м3 камеры в час в случае сушки термочувствительного продукта меньше, чем при прямотоке, так как начальная температура теплоносителя во избежание перегрева высушиваемого раствора не превышает 100-150˚С.

Эффективность и технико-экономические показатели работы распылительных сушильных установок во многом зависят от работы распылителя. К числу важнейших требований, предъявляемых к распылителям, относят качество распыления, т. е. размер получаемых капель и их однородность, обеспечение максимально возможной производительности единичного распылителя, минимальные энергозатраты на распыление, надежность работы и простоту обслуживания и т. д.

В технике распылительной сушки наиболее распространены центробежные механические форсунки, пневматические форсунки и центробежные дисковые рапылители.

Такие технологические процессы, как сушка, обжиг, производство активированных углей и т. д., предусматривают взаимодействие твердых частиц с капельными жидкостями или газами.

Одно из действенных средств ускорения таких процессов – использование взвешенного ( псевдоожиженного) слоя, так как перемешивание частиц в аппаратах обеспечивает развитую поверхность тепло- и массообмена.

Псевдоожижение слоя дисперсного материала осуществляется в вертикальных аппаратах самых разнообразных конструкций с горизонтальными решетками, при помощи которых поток теплоносителя, подавемый снизу вверх, равномерно распределяется по сечению аппарата.

Увеличение скорости ожижающего агента (восходящего потока теплоносителя) от нуля до некоторой величины, называемой критической, не вызывает изменения взаимного расположения частиц, если их плотность больше, чем ожижающего агента. При достижении критической скорости газа происходит качественное изменение свойств слоя. Слой переходит во взвешенное состояние, расширяется, частицы приобретают подвижность. Образовавшийся слой по своим свойствам напоминает капельную жидкость; именно поэтому такой слой называют псевдоожиженным.

Характерной особенностью псевдоожиженного слоя является неизменная по высоте слоя температура газа и частиц.

Широкое использование псевдоожиженного слоя в промышленности привело к большому разнообразию конструктивного оформления аппаратов. Сушилки непрерывного и периодического действия могут быть одно- и многокамерные.

Рисунок 9.2 - Схема сушильной установки для песка с прямоугольной камерой: l- отработанный воздух;

ll – сухой материал; lll – горячий воздух; lV- влажный материал.

 

Однокамерные сушилки (рис. 9.2) наиболее просты в конструктивном и эксплуатационном отношениях, обладают хорошими экономическими показателями.

Влажный материал из бункера 1 непрерывно поступает в сушильную камеру 4. Для возможности плавного регулирования количества подаваемого материала установлены дисковый клапан 2 и загрузочный клапан 3. Под решетку подается теплоноситель.

Высушенный материал через патрубок 5 поступает в бункер готового продукта.

Отработавший теплоноситель вместе с испаренной влагой и захваченными мелкими частицами высушиваемого материала отсасывается вентилятором 7.

Дляотделения унесенных из псевдоожиженного слоя частиц от газового потока устанавливается циклон 6. В аппаратах такого типа при сушке влажного материала в зависимости от параметров теплоносителя влагосъём с 1 м2 решетки достигает 500-1000 кг/ч и более при удельном расходе сухих газов 3-12 кг на 1 кг испаренной влаги.

Для сушки сыпучих материалов (уголь, гипсовый камень, глина, песок и т. д.) широкое распространение получили барабанные сушилки (рис. 9.3).

Рисунок 9.3 - Барабанная сушилка

 

Основной частью таких сушилок является вращающийся цилиндрический барабан 3 с частотойвращения от 1,5 до 8 об/мин. Типовые барабанные сушилки имеют длину барабана 8-13 м, диаметр 1,5-2,8 м. Для перемещения сушимого материала вдоль барабана последний имеет угол наклона 3-6о. Для предотвращения осевого смещения барабана один из бандажей, укрепленных на корпусе, упирается в опорно-упорный ролик 8 (7 – опорный ролик). Привод барабана состоит из электродвигателя 4, редуктора 5 и зубчатой передачи 6.

В качестве теплоносителя используют обычно топочные газы. Влажный материал из бункера питателем 2 и газы из топки 1 подаются в барабан и движутся в нем прямотоком. В некоторых случаях, когда сушимый материал температуроустойчив, возможно использование противоточной схемы движения материалов и теплоносителя. Для увеличения поверхности тепломассообмена и коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к материалу внутри барабана устанавливают металлическую насадку. При вращении барабана лопасти насадки захватывают и поднимают материал в верхнюю часть барабана; падая затем вниз, материал хорошо перемешивается и омывается топочными газами. Для уменьшения подсосов воздуха через торцевые поверхности барабана при его вращении оба конца корпуса снабжены уплотнительными устройствами 9.

Удельный расход теплоты в барабанных сушилках на топочных газах лежит в пределах 3500-6300 кДж на 1 кг влаги; расход теплоносителя 15-25 кг на 1 кг испаренной влаги.

Для сушки лакокрасочных покрытий, тканей, бумаги и т.д. широкое распространение получили сушильные установки, в которых перенос тепловой энергии осуществляется излучением в основном в области инфракрасных и световых лучей. При этом методе сушки количество теплоты, передаваемое 1 м2 материала в единицу времени, как правило, в 20-50 раз больше, чем при конвективном способе подачи теплоты.

На рис. 9.4 приведена принципиальная схема нагрева сушимого материала инфракрасными лучами.

 

Рисунок 9.4 - Схема нагрева материала инфракрасными лучами:

1 – источник излучения; 2 – рефлектор; 3 – облучаемый материал; 4 – испускаемые источником световые и инфракрасные лучи; 5 – отраженная часть лучей; 6 – поглощенная материалом часть лучей; 7 – пропущенная часть лучей.

 

Световые и инфракрасные лучи источника излучения направляются на сушимый материал. Для того чтобы большую часть испускаемых лучей направить параллельным потоком на тело, применяется зеркальный рефлектор. Форма отражающей поверхности рефлектора сильно влияет на характер распределения лучистой энергии по поверхности материала.

Лучистая энергия может быть частично рассеяна или поглощена промежуточной средой, находящейся между генератором и облучаемым материалом. В зависимости от физико-химических и физико-механических свойств облучаемого материала лучистая энергия частично отражается, частично пропускается и частично поглощается. Поглощенная лучистая энергия превращается внутри материала или на его поверхности в теплоту, необходимую для сушки.

Таким образом, принципиальная схема сушки инфракрасными лучами включает в себя генератор излучения – промежуточную среду – высушиваемый материал. В промышленных терморадиационных сушилках для различных видов сушимого материала и технологии его производства используются генераторы излучения, температура и конструктивное оформление которых различны.

Способ нагрева излучателей вызывает необходимость деления их на:

1. Электрические зеркальные инфракрасные лампы накаливания ЗС-1, ЗС-2, ЗС-3, излучатели с кварцевыми трубками НИК 220-1000тр, трубчатые металлические электронагреватели (ТЭН), панельные металлические излучатели и др.;

2. Газовые – с газонепроницаемыми панелями, с пористыми керамическими плитами или металлическими перфорированными поверхностями, в которых происходит беспламенное сгорание газа.

 





Дата добавления: 2020-04-13; просмотров: 358; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - Знаток.Орг - 2017-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.013 сек.