Сушка. Сушильные процессы и конструкции сушилок

   Пересыпание материала  с ленты на ленту способствует  его перемешиванию, что, в свою  очередь, увеличивает скорость сушки.

   Чтобы материал  направленно пересыпался с вышерасположенного  конвейера на нижерасположенный, устанавливают направляющие лотки.

Рис.8. Ленточная сушилка:

1 - корпус; 2 - ленточный  конвейер; 3 - ведущие барабаны; 4 - ведомые  барабаны; 5 - калориферы; 6 - бункер с  загрузочным устройством.

   Воздух нагнетается  вентилятором, проходит через калорифер  и направляется в сушильную камеру, где пронизывается слой материала на каждой перфорированной ленте. Для промежуточного подогрева воздуха под лентами каждого конвейера находится калорифер, выполненный из оребренных труб.

   Ленточные сушилки  бывают прямоточными и противоточными. В таких сушилках может быть предусмотрена рециркуляция воздуха. Благодаря промежуточному подогреву и рециркуляции воздуха в ленточных сушилках достигаются мягкие условия сушки.

 

 

6.4 Шахтные сушилки с движущимся слоем

Шахтные сушилки с движущимся слоем (рис.9) применяют для сушки зерновых сыпучих материалов. По оси сушки расположены трубы для подачи теплоносителя. Трубы оканчиваются жалюзями для равномерного распределения теплоносителяпо сечению сушилки. Система подвода и циркуляции теплоносителя разделяет объем сушилки на две зоны. В первой зоне используется теплота теплоносителя, выходящего из второй зоны. В первой зоне удаляется в основном поверхностная влага, во второй - внутренняя. Предварительно теплоноситель, поступающий во вторую зону, может осушать в конденсаторе второй зоны. В верхней части сушилкиоба потока объединяются и подаются газодувкой после подогрева в калорифере в первую зону сушилки. Выгрузка высушенного материала осуществляется непрерывно полочным дозатором.

Рис.9. Шахтная сушильная установка для сушки зерновых материалов:

1 - бункер-холодильник; 2 - промежуточный бункер; 3 - газодувки; 4 - калориферы; 5 - бункер; 6 - шахта; 7 - трубы  для подвода теплоносителя; 8 - холодильник-конденсатор; 9 - жалюзи; 10 - дозатор; 11 - холодильник.

 

 

6.5 Сушилки с псевдоожиженным слоем

Сушилки с псевдоожиженным слоем являются аппаратами непрерывного действия и применяются как для удаления поверхностной и слабозавязанной влаги, так и для удаления связанной влаги из мелкозернистых и зерновых материалов. Сушилки с псевдоожиженным слоем изготовляют вертикальными и горизонтальными с одной или несколькими секциями. Схема односекционной сушилки представлена на рис.10. Влажный материал непрерывно подается в сушилку. Теплоноситель, нагнетаемый вентилятором, нагревается в калорифере и поступает в сушилку под газораспределительную решетку. Сушка материала происходит в зоне сушилки, примыкающей к газораспределительной решетке. Высушенный материал удаляется из сушилки через патрубок. Отходящие из сушилки газы очищаются от пыли в циклоне и выбрасываются в атмосферу.

Рис.10. Односекционная сушилка с псевдоожиженном слоем:

1 - вентилятор; 2 - калорифер; 3 - бункер; 4 - шнек; 5 - циклон; 6 - корпус сушилки; 7 - выгрузной патрубок; 8 - газораспределительная решетка; 9 - конвейер.

  

Недостаток односекционных сушилок - неравномерность сушки материала. Для повышения равномерности сушки применяют многосекционные сушилки. Секционирование аппаратов достигается делением с помощью перегородок всего объема аппарата, а значит, и слоя материала на рад горизонтальных секций вертикальными перегородками или на вертикальные секции горизонтальными перфорированными перегородками.

 

6.6 Вибросушилки

Вибросушилки применяют для сушки плохоожижаемых материалов: влажных тонкодисперсных, полидисперсных, комкующихся и т.д., которых в промышленности большинство. Воздействие на слой дисперсного материала низкочастотных колебаний интенсифицирует тепломассообменные  процессы в слое и открывает широкие возможности для создания высокоэффективных сушилок перекрестного тока, приближающихся по полю распределения температур и концепций к аппаратам идеального вытеснения.

   Виброаэропсевдоожиженный (виброкипящий) слой может быть  создан в аппаратах разнообразных  конструкций: вертикальных, горизонтальных и лотковых.

   Наибольшее применение  нашли лотковые сушилки, наклоненные  под небольшим углом к горизонту (рис.11.). Привод сушилки состоит  из маятникового двигателя - вибратора  направленного действия с регулируемым  дебалансом.

   Наибольшее практическое значение для проведения тепломассообменных процессов имеет виброаэропсевдоожиженный слой, образуемый одновременно потоком газа через слой и низкочастотной вибрацией.

   Вибрационные сушилки используют для сушки  картофельной крупки на картофелеперерабатывающих заводах.

Рис.11. Вибросушилка:

1 - амортизатор; 2 - пружина; 3 - выгрузочный люк; 4 - вибратор; 5 - двигатель; 6 - газораспределительная решетка; 7 - желоб; 8 - смотровое окно.

6.7 Барабанные сушилки

Барабанные сушилки применяют для сушки свекловичного жома, зерно-картофельной барды, кукурузных ростков и мезги, зерна и сахара-песка. Сушка в барабанных сушилках происходит при атмосферном давлении. Теплоносителем являются воздух либо топочные газы.

   Барабанные сушилки (рис.12.) имеют цилиндрический полный горизонтальный барабан, установленный под небольшим углом к горизонту. Барабан снабжен бандажами, каждый из которых катится по двум опорным роликам и фиксируется упорными роликами. Барабан приводится во вращение от электропривода с помощью насаженного на барабан зубчатого колеса. Частота вращения барабана не превышает 5...8мин-1. Влажный материал поступает в сушилку через питатель. При вращении барабана высушиваемый материал пересыпается и движется к разгрузочному отверстию. За время пребывания в барабане материал высушивается при взаимодействии с теплоносителем - в данном случае с топочными газами, которые поступают в барабан из топки.

Рис.12.Барабанная сушилка.

1 - топка; 2 - бункер; 3 - барабан; 4 - бандажи; 5 - зубчатое колесо; 6 - вентилятор; 7 - циклон; 8 - приемный бункер; 9 - шлюзовой питатель; 10 - опорные ролики.

   Для улучшения  контакта материала с сушильным  агентом в барабане устанавливают  внутреннюю насадку, которая при  вращении барабана способствует  перемешиванию материала и улучшают обтекание его сушильным агентом. Тип насадки выбирают в зависимости от свойств материала. На рис.13 показаны некоторые типы внутренних насадок. Подъемно-лопастную насадку используют для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов. Для сушки мелкокусковых, сыпучих материалов применяют распределительную насадку. Пылящие, тонкодисперсные материалы сушат в барабанах, снабженных перевалочной (ячейковой) насадкой.

Рис.13. Внутренние распределительные насадки барабанов:

а - подъемно-лопастная; б - распределительная (полочная); в - перевалочная (ячейковая).

   Газы и материал  могут двигаться прямотоком. При  прямотоке удается избежать перегрева  материала, так как при этом  горячие газы взаимодействуют  с материалом с высокой влажностью. Чтобы исключить большой унос пыли, газы просасываются через барабан вентилятором со скоростью 2...3м/с. Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются в циклоне.

6.8 Вальцовые сушилки

Вальцовые сушилки (рис.14.) предназначены для сушки жидких и пастообразных материалов: всевозможных паст, кормовых дрожжей и других материалов. Греющий пар поступает в вальцы, вращающиеся навстречу друг другу с частотой 2...10мин-1, через полую цапфу, а конденсат выводится через сифонную трубу. Материал загружается сверху между вальцами и покрывает их тонкой пленкой, толщина которой определяется регулируемым зазором между вальцами. Высушивание материала происходит в тонком слое за полный оборот вальцов. Подсушенный материал снимается ножами вдоль образующей каждого вальца. В случае необходимости досушки материала вальцовую сушку снабжают гребковыми досушивателями.

Рис.14. Вальцовая сушилка:

1 - досушиватель; 2 - корпус; 3 - привод; 4 - ведущий валец; 5 - сифонная трубка; 6 - нож; 7 - ведомый  валец.

6.9 Распылительные сушилки

Распылительные сушилки предназначены для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов. Сушкой распылением получают сухое молоко, молочно-овощные концентраты, пищевые и кормовые дрожжи, яичный порошок и другие продукты.

   Распылительные сушилки  представляют собой в большинстве случаев коническо-цилиндрический аппарат, в котором происходит диспергирование материала при помощи специальных диспергаторов в поток теплоносителя. В качестве диспергаторов применяют центробежные распылители, пневматические и механические форсунки.

   При непосредственном  контакте теплоносителя - воздуха  с распыленным материалом почти  мгновенно протекает тепломассообменный  процесс. Продолжительность пребывания  материала в сушилке не превышает 50с. Преимущество распылительных сушилок - возможность использования теплоносителей с высокой температурой даже для сушки термолабильных материалов.

   Однако распылительные  сушилки имеют сравнительно небольшой  удельный съем влаги в пределах  до 20 кг/м3, большой расход теплоносителя и , как следствие, значительную материало- и энергоемкость.

   Широкое распределение  получило распыление центробежными  дисками, вращающимися с частотой  до 40000мин-1, в поток теплоносителя.

   На рис.15 представлены  две конструкции распылительных  дисков. Выброс жидкости из диска, в котором она приобретает вращательное движение, происходит через каналы, образованные лопатками, либо через форсунки и сопла. С увеличением числа каналов возрастает производительность сушилки.  Диски различаются диаметром и шириной канала. Использование сопловых дисков может приводить к наростам влажного материала на стенках сушилки.

Рис.15. Распылительные диски:

а - 4 - лопастный; б - 24 - лопастный.

   Существенные особенности  конструкции распылительных сушилок - число и способ установки распылителей, места ввода и вывода теплоносителя. По схемам взаимодействия потоков теплоносителя и материала сушилки бывают прямоточными, противоточными и со сложным взаимодействием потоков.

   Сушилки с центробежным  распылителем работают в большинстве случаев по прямоточной схеме. Процесс характеризуется интенсивными радиальными потоками газа и материала от диска к стенкам камеры. Если диск расположен недалеко от потолка, то может иметь место отложение продукта на стенке потолка. Для предотвращения образования наростов в зону между потолком и факелом подводится теплоноситель.

   Наиболее эффективно  работает сушилка, когда теплоноситель  подводится к корню факела  распыла. При этом теплообмен  протекает на горизонтальном  участке от факела до стенки  камеры. Для подвода теплоносителя используют газовые диспергаторы.

   Для расчета теплообмена  в условиях сушки распылением  может быть рекомендовано уравнение:

                                             Nu=2+0.51Re0.52Pr0.33                                              (13)

   Часто распылительные  сушилки работают в комплекте  с сушилками с псевдоожиженным  или виброаэропсевдоожиженном слоем, которые применяются как вторая  ступень сушки для удаления  связанной влаги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.10 Двухступенчатая сушильная установка

Двухступенчатая сушильная установка, первая ступень которой - распылительная сушилка, а вторая - сушилка с псевдоожиженным слоем, представлена на рис.16. Высушиваемый материал подается насосом в распылительную сушилку с центробежным распылителем. Подсушенный твердый материал из конической части сушилки подается секторным дозатором в сушилку с псевдоожиженным слоем на досушку.

Рис.16. Схема двухступенчатой сушильной установки:

1 - насос; 2 - распылительная  сушилка; 3 - теплообменник; 4 - ленточный фильтр; 5 - циклоны; 6 - сушилка с псевдоожиженным слоем.

Выходящий из сушилок воздух очищается в циклонах и мешочном фильтре и либо выбрасывается в атмосферу, либо нагревается в теплообменнике и вновь поступает в распылительную сушилку. Отделенная в циклонах пыль может подаваться в сушилку с псевдоожиженным слоем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.11 Сублимационные сушилки

Сублимационные сушилки применяют для сушки ценных пищевых продуктов, когда к высушенному продукту предъявляют высокие требования в отношении сохранения его биологических свойств при длительном хранении, например мяса в замороженном состоянии, овощей, фруктов и других продуктов. Сублимационную сушку проводят в глубоком вакууме при остаточном давлении 133,3...13,3Па (1,0...0,1 мм рт.ст.) и при низких температурах.

   Сублимационная сушилки (рис.18) состоит из сушильной камеры (сублиматора) , в которой расположены  пустотелые плиты, и конденсатора-вымораживателя. В плитках циркулирует горячая вода. Высушиваемый материал в противнях размещается на плитках. Противни имеют специальные бортики, которые обеспечивают воздушную прослойку между плитами и противнями. Теплота от плит к противням передается за счет радиации. Образовавшаяся при сушке паровоздушная смесь из сублиматора поступает в конденсатор-вымораживатель - кожухотрубный теплообменник, в межтрубном пространстве которогоциркулирует хладагент - аммиак. Конденсатор-вымораживатель включает циркуляционный контур с испарителем аммиачной холодильной установки и соединяют с вакуум-насосом, предназначенным для отсасывания несконденсировавшихся газов. В трубах конденсатора происходят конденсация и вымораживание водяных паров. Обычно сублимационные сушилки имеют два попеременно работающих конденсатора: в то время как в одном конденсаторе происходят конденсация и замораживание, другой размораживается для удаления льда.