Барабанная сушилка для сахара

Глава 2. Теоретические основы процесса

2.1 Особенности процесса сушки 

В процессе сушки избыточная влага из влажного материала удаляется испарением. В жидкости, как и в газах, при  любой температуре, отличающейся от абсолютного нуля, всегда имеется некоторое число молекул, обладающих наибольшей кинетической энергией, которые, оказавшись вблизи открытой поверхности жидкости, способны преодолеть поверхностное натяжение и покинуть жидкость. Средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается, следовательно, уменьшается и температура жидкости. Таким образом, испарение является эндотермическим процессом; на испарение единицы массы жидкости необходимо затратить удельную теплоту парообразования r (Дж/кг), которую жидкость получает от окружающего воздуха или от специального теплоносителя. Молекулы пара, покинувшие жидкость, переходят в окружающий воздух вследствие концентрационной диффузии движения молекул под влиянием перепада относительной концентрации какого-либо компонента смеси. Концентрационная диффузия пара и воздуха взаимна: одновременно молекулы воздуха диффундируют к поверхности жидкости под влиянием относительной концентрации воздуха. По мере удаления от поверхности жидкости этот так называемый молекулярный перенос, осуществляемый отдельными молекулами независимо друг от друга, постепенно заменяется молярным переносом, осуществляемым некоторыми объемами, т.е. конвекцией. На расстоянии от поверхности жидкости порядка 1 мм конвекция становится доминирующим способом переноса пара.

Испарение свободной, не связанной с материалом жидкости характеризуется тремя особенностями:

1) Испарение происходит в молекулярном поверхностном слое, так называемом зеркале испарения;

2) Влага перемещается к зеркалу испарения только в виде жидкости;

3) Перемещение массы жидкости к зеркалу испарения осуществляется в основном молярным переносом конвекцией и в меньшей степени молекулярным переносом, броуновским движением;

4) На испарение затрачивается лишь теплота парообразования.

  Во влажных телах только часть влаги свободна, а значительная ее часть более или менее прочно связана с материалом: движение связанной влаги внутри твердого тела затруднено пространственной структурой (каркасом) тела. Прочность связи влаги с материалом и механизм ее движения внутри твердого тела зависят от вида тел. Пространственная структура тел и различные формы связи влаги с материалом определяют особый механизм испарения и движения влаги внутри тела: она может перемещаться не только в виде жидкости, но и в виде пара, причем перенос пара может быть как молярным, так и молекулярным; испарение может происходить в относительно толстом слое, в так называемой зоне испарения.

Кинетика  сушки определяется обычно путём  взвешивания образцов материала вначале сушки и через определённые промежутки времени. По весу образцов рассчитывают абсолютную влажность материала в различные моменты и строят кривую зависимости абсолютной влажности от времени, которая называется кривой сушки.

По  этой кривой можно определить скорость сушки. Скорость сушки, характеризующаяся изменением абсолютной влажности в единицу времени, может быть найдена для каждого данного момента, как тангенс угла наклона кривой сушки.

Найденные значения скорости сушки наносят на график, как функцию абсолютной влажности, и получают кривую скорости сушки. Графическое изображение процесса в виде кривой сушки и кривой скорости сушки, даёт возможность установить различные периоды его протекания.

Сушка материалов, полупродуктов или готовых изделий используется практически на всех стадиях производства, изделий и конструкций. Для сушки применяют разнообразные сушилки, отличающиеся по ряду признаков которые положены в основу классификации, приведённой ниже:

 

. Способ  удаления влаги из сушилки.

С отходящим  теплоносителем, с продувочным воздухом, компенсационные, с химическим поглощением  влаги.
9. Способ  подвода тепла к материалу.	Конвективные, контактные, с нагревом токами высокой  частоты, с лучистым нагревом, с акустически  или ультразвуковым нагревом.
10. Вид высушиваемого материала.	Для крупно дисперсных, тонкодисперсных, пылевидных, ленточных, пастообразных, жидких растворов или суспензий.
11. Гидродинамический  режим.	С плотным  неподвижным слоем, перемешиваемым слоем, взвешаным слоем (псевдосжиженый слой, закрученные потоки), с распылением в потоке теплоносителя.
12. Конструктивный  тип сушилки.	Камерные, шахтные, ленточные, барабанные, трубные и т. д.

Признак классификации	Типы  сушилок
1.Давление  рабочем пространстве.	Атмосферные, вакуумные, под избыточным давлением.
2. Режим  работы.	Периодического  и непериодического действия.
3.Вид  теплоносителя.	Воздушные, на дымовых или инертных газах, на насыщенном или перегретом паре, на жидких теплоносителях.
4. Направление  движения теплоносителя относительно материала.	Прямоточные, противоточные, с перекрёстным током, реверсивные.
5. Характер  циркуляции теплоносителя.	С естественной и принудительной циркуляцией.
6. Способ  нагревания теплоносителя.	С паровыми воздухонагревателями, с топочными  устройствами, с электронагревателями, комбинированные.
7. Краткость  использования теплоносителя.	Прямоточные или рециркуляционные.