Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовой проект - Барабанная сушилка - файл 1 Литературный обзор.doc


Курсовой проект - Барабанная сушилка
скачать (3323.4 kb.)

Доступные файлы (12):

1 Литературный обзор.doc439kb.22.12.2009 18:21скачать
3 Раздель.doc1712kb.22.12.2009 18:30скачать
4 Расчёт топки.doc42kb.15.12.2009 23:27скачать
Введение Заключение Реферат.doc30kb.22.12.2009 18:32скачать
!(Ис5 Расчёт вспомогательного оборудования.doc1041kb.22.12.2009 18:31скачать
Сушилочка.bak
Сушилочка.cdw
Технологическая схема сушки.bak
Технологическая схема сушки.cdw
(сделать)2 Обоснование и описание установки.docx22kb.22.12.2009 18:13скачать
Содержание.doc35kb.22.12.2009 18:34скачать
Список использованных источников.doc28kb.15.12.2009 23:17скачать

содержание
Загрузка...

1 Литературный обзор.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

1 Литературный обзор

1.1 Теоретические основы процесса сушки


При конвективной сушке сушильный агент передает материалу тепло и уносит влагу, испаряющуюся из материала за счет этого тепла. Таким образом, сушильный агент играет роль тепло- и влагоносителя. При прочих методах сушки находящийся в контакте с материалом влажный газ (обычно воздух) используется лишь для удаления испарившейся влаги, т. е. выполняет роль влагоносителя.

Влажный воздух как влаго- и теплоноситель характеризуется следующими основными параметрами: абсолютной и относительной влажностью, влагосодержанием и энтальпией (теплосодержанием).

Относительная влажность φ является одной из важнейших характеристик воздуха как сушильного агента, определяющая его влагоёмкость, т. е. способность воздуха к насыщению парами влаги.

В процессе сушки воздух увлажняется и охлаждается и соответственно изменяет свой объем. Поэтому использование в качестве параметра воздуха его абсолютной влажности усложняет расчеты. Более удобно относить влажность воздуха к единице массы абсолютно сухого воздуха величине, не изменяющейся в процессе сушки. Количество водяного пара (в кг), содержащегося во влажном воздухе приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха, называется влагосодержанием воздуха х.

На диаграмме I по любым двум известным параметрам влажного воздуха можно найти точку, характеризующую состояние воздуха, и определить все его остальные параметры.

Равновесие при сушке.

Если материал находится в контакте с влажным воздухом, то принципиально возможны два процесса:

1) сушка (десорбция влаги из материала – при парциальном давлении пара над поверхностью материала рм, превышающим его парциальное давление в воздухе или газе рп;

2) увлажнение (сорбция влаги материалом) при рмп.

В процессе сушки величина рм уменьшается и приближается к пределу рмп. При этом наступает состояние динамического равновесия, которому соответствует предельная влажность материала, называемая, равновесной влажностью.

Механизм процесса сушки в значительной степени определяется формой связи влаги с материалом: чем прочнее эта связь, тем труднее протекает процесс сушки. При сушке связь влаги с материалом нарушается. Предложена следующая классификация форм связи влаги с материалом: химическая, физико-химическая и

физико-механическая.

Химически связанная влага наиболее прочно соединена с материалом в определенных (стехиометрических) соотношениях и может быть удалена только при нагревании материала до высоких температур или в результате проведения химической реакции. Эта влага не может быть удалена из материала при сушке. В процессе сушки удаляется, как правило, только влага, связанная с материалом физико-химически и механически. Наиболее легко может быть удалена механически связанная влага, которая, в свою очередь, подразделяется на влагу макрокапилляров и микрокапилляров.

Макрокапилляры заполняются влагой при непосредственном соприкосновении ее с материалом, в то время как в микрокапилляры влага поступает как при непосредственном соприкосновении, так и в результате поглощения ее из окружающей среды. Влага макрокапилляров свободно удаляется не только сушкой, но и механическими способами. Физико-химическая связь объединяет два вида влаги, отличающихся прочностью связи с материалом: адсорбционно и осмотически связанную влагу. Первая прочно удерживается на поверхности и в порах материала. Осмотически связанная влага, называемая также влагой набухания, находится внутри клеток материала и удерживается осмотическими силами. Адсорбционная влага требует для своего удаления значительно большей затраты энергии, чем влага набухания. Присутствие этих видов влаги особенно характерно для коллоидных и полимерных материалов.

Сушка топочными газами. В настоящее время все более широкое распространение приобретает сушка топочными газами, используемыми для сушки не только неорганических, но и органических материалов. Это объясняется в первую очередь тем, что температура топочных газов значительно выше температуры воздуха, нагреваемого перед сушкой. В результате влагопоглощающая способность газов во много раз больше влагопоглощающей способности воздуха и соответственно больше потенциал сушки.

В качестве сушильного агента применяются газы, полученные либо сжиганием в топках твердого, жидкого или газообразного топлива либо отработанные газы котельных, промышленных печей или других установок. Используемые для сушки газы должны быть продуктами полного сгорания топлива и не содержать золы и сажи, загрязняющих высушиваемый материал в условиях конвективной сушки. С этой целью газы подвергаются сухой или мокрой очистке перед поступлением в сушилку. Обычно температура топочных газов превышает предельно допустимую для высушиваемого материала и поэтому их разбавляют воздухом для получения сушильного агента с требуемой температурой.

Сравнивая величину удельного расхода тепла в сушилке с топочными газами с удельным расходом тепла в воздушной сушилке, работающих при одинаковых начальных и конечных параметрах сушильного агента, можно установить, что удельный расход тепла на 1 кг испаренной влаги больше в газовых сушилках, чем в воздушных. Однако критерием сравнения указанных сушилок должен быть не удельный расход тепла, а расход топлива на 1 кг испаренной влаги, который ниже для сушилок, работающих на топочных газах. Экономия топлива, а также меньшие капитальные затраты (в связи с отсутствием воздухонагревательных устройств) относятся к числу преимуществ сушки топочными газами по сравнению с сушкой горячим воздухом.
^

1.2 Основные технологические схемы для проведения процесса


Конструкции сушилок очень разнообразны и отличаются по ряду признаков: по способу подвода тепла (конвёктивные, контактные и др.), по виду используемого теплоносителя (воздушные, газовые, паровые), по величине давления в сушильной камере (атмосферные и вакуумные), по способу организации процесса (периодические и непрерывные), а также по взаимному направлению движения материала и сушильного агента в конвективных сушилках (прямоток, противоток, перекрестный ток). Это крайне затрудняет обобщающую классификацию сушилок. Рассмотрены будут группы сушилок, которые находят применение (или перспективны для применения) в химической технологии, объединенные по способу подвода тепла и состоянию слоя высушиваемого материала (неподвижный, перемешиваемый и т. д.).

1.3 Сушилки


Конвективные сушилки с неподвижным или движущимся плотным слоем материала.

Камерные сушилки. Эти сушилки являются аппаратами периодического действия; работающими при атмосферном давлении. Они используются в производствах небольшого масштаба для материалов, допускающих невысокую температуру сушки, например красителей. Материал в этих сушилках на лотках, установленных на стеллажах или вагонетках, находящихся внутри сушильной камеры 1 в соответствии с рисунком рисунком 1.1. На каркасе камеры между вагонетками 2 установлены козырьки 3, которые как бы делят пространство камеры на три расположенные друг над другом зоны, вдоль которых последовательно движется сушильный агент. Свежий воздух, нагретый в наружном калорифере 4, засасывается вентилятором 5 и подается вниз камеры сушилки. Здесь он движется (путь воздуха показан на рисунке стрелками), два раза меняя направление и дважды нагреваясь в промежуточных калориферах 6 и 7. Часть отработанной воздуха с помощью шибера 8 направляется на смешение со свежим. Таким образом, сушилка работает с промежуточным подогревом и частичной рециркуляцией воздуха, т. е. по варианту, обеспечивающему низкую температуру и более мягкие условия сушки.

Однако, вследствие сушки в неподвижном толстом слое, сушилки этого типа обладают низкой производительностью и продолжительность сушки в них велика. Для создания более равномерной циркуляции воздуха в некоторых современных конструкциях камерных сушилок наружный вентилятор заменяют внутренними реверсивными осевыми вентиляторами или применяют эжекторы. В эжекционных камерных сушилках рециркулирующий отработанный воздух подсасывается свежим, что позволяет уменьшить расход электроэнергии на циркуляцию.



1 – сушильная камера; 2 – вагонетки; 3 – козырьки; 4, 6, 7 – калориферы; 5 –

вентилятор; 8 – шибер.

Рисунок 1.1 – Камерная сушилка

Туннельные сушилки. Эти сушилки отличаются камерных тем, что в них соединенные друг с другом вагонетки медленно перемещаются на рельсах вдоль очень длинной камеры прямоугольного сечения (коридора). На входе и выходе коридор имеет герметичные двери, которые одновременно периодически открываются для загрузки и выгрузки материала: вагонетка с высушенным материалом удаляется из камеры, а с противоположного конца в нее поступает новая вагонетка с влажным материалом. Перемещение вагонеток производится с помощью троса и механической лебедки. Сушильный агент движется прямотоком или противотоком к высушиваемому материалу. Длина таких сушилок более 50 м; ширина коридора определяется в основном допустимым пролетом перекрытий (обычно не более 3,5 м). Зазор между вагонеткой и стенкой камеры не должен превышать 70-80 мм В качестве агента сушки используют воздух, топочные газы или перегретый пар. При сушке нагретым воздухом паровые калориферы делают выносными (с расположением обычно на крыше камеры) или устанавливают непосредственно в камере или же рядом в специальных отсеках.

Туннельные сушилки обычно работают с частичной рециркуляцией сушильного агента и они используются для больших количеств штучных материалов, например керамических изделий. По интенсивности сушки туннельные сушилки мало отличаются от камерных: им присущи основные недостатки последних (длительная и неравномерная сушка, ручное обслуживание).



1 – вход влажного материала; 2 – вход агента сушки; 3 – вагонетки; 4 – механизм передвижения вагонеток; 5 – траверсная тележка; 6 – выход отработанной смеси; 7 – раздвижные двери; 8 – обходной путь;

9 – выход высушенного материала.

Рисунок 1.2 – Туннельная сушилка

Конвективные сушилки с перемешиванием слоя материала

Барабанные сушилки. Эти сушилки широко применяются для сушки кусковых, зернистых и сыпучих материалов. Барабанная сушилка в соответствии с рисунком 1.5 имеет цилиндрический барабан 1, установленный с небольшим наклоном к горизонту (1/15—1/50) и опирающийся с помощью бандажей 2 на ролики 3. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 4 и редуктор. Число оборотов барабана обычно не превышает 5—8 мин-1; положение его в осевом направлении фиксируется упорными роликами 5. Материал подается в барабан питателем 6, предварительно подсушивается, перемешиваясь лопастями 7 приемно-винтовой насадки, а затем поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесное соприкосновение при пересыпании с сушильным агентом - топочными газами. Газы и материал особенно часто движутся прямотоком, что помогает избежать перегрева материала. Чтобы избежать усиленного уноса пыли с газами последние просасываются через барабан вентилятором 8 со средней скоростью, не превышающей 2— 3 м/сек.

Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются от пыли в циклоне 9. У разгрузочного конца барабана имеется подпорное устройство в виде сплошного кольца или кольца, образованного кольцеобразно расположенными поворотными лопатками (в виде жалюзи). Назначение этого кольца — поддерживать определенную степень заполнения барабана материалом; как правило, степень заполнения не превышает 20%. Время пребывания обычно регулируется скоростью вращения барабана и резке — изменением угла его наклона. Высушенный материал удаляется из камеры 10 через разгрузочное устройство 11 с помощью которого герметизируется камера 10 и предотвращается поступление в нее воздуха извне. Подсосы воздуха привели бы к бесполезному увеличению производительности и энергии, потребляемой вентилятором 5.

Устройство внутренней насадки барабана зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала.

Подъемно-лопастная насадка используется для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов, а секторная насадка – для малосыпучих и крупнокусковых материалов с большой плотностью. Для мелкокусковых, сильно сыпучих материалов широко применяются распределительные насадки. Сушка тонкоизмельченных, пылящих материалов производится в барабанах, имеющих перевалочную насадку с закрытыми ячейками. Иногда используют

комбинированные насадки, например подъемно-лопастную (в передней части аппарата) и распределительную.

Типы промышленных барабанных сушилок разнообразны: сушилки, работающие при противотоке сушильного агента и материала, с использованием воздуха в качестве сушильного агента, контактные барабанные сушилки и др.



1 – барабан; 2 – бандаж; 3 – ролики; 4 – зубчатая передача; 5 – ролики; 6 – питатель; 7 – лопасти приемно-винтовой насадки; 8 – вентилятор; 9 – циклон; 10 – камера; 11 – разгрузочное устройство.

Рисунок 1.5 – Барабанная сушилка

Устройство сушилок с кипящим (псевдоожиженным) слоем. Эти сушилки являются одним из прогрессивных типов аппарата для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить (до нескольких минут) продолжительность сушки.

Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия в соответствии с рисунком 1.6.

Высушиваемый материал подается из бункера 1 питателем 2 в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке 3 в камере 4 сушилки. Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру 5 вентилятором 6, — проходит с заданной скоростью через отверстия решетки 3 и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдоожиженном) состоянии. Высушенный материал ссыпается через штуцер 7 несколько выше решетки 3 и удаляется транспортером 8. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне 9 и батарейном пылеуловителе 10, после чего выбрасываются в атмосферу.

В сушилках этого типа с цилиндрическим корпусом наблюдается значительная неравномерность сушки, обусловленная тем, что при интенсивном перемешивании в слое время пребывания отдельных частиц существенно отличается от его средней величины. Поэтому применяют сушилки с расширяющимся кверху сечением, например коническим. Скорость газа внизу камеры должна превышать скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху быть меньше скорости осаждения самых мелких частиц. При такой форме камеры достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются (в виде менее разреженной фазы) у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры.



1 – бункер; 2 – питатель; 3 – газораспределительная решетка; 4 – камера сушилки; 5 – смесительная камера; 6 – вентилятор; 7 – штуцер для выгрузки высушенного материала; 8 – транспортер; 9 – циклон; 10 – батарейный пылеуловитель.

Рисунок 1.6 – Однокамерная сушилка с кипящим слоем

Для материалов, мало чувствительных к нагреву, применяют двух- и трехсекционные ступенчато-противоточные сушилки с кипящим слоем.

За счет противотока материала и сушильного агента достигается более высокая степень насыщения газа влагой, но высушенный материал соприкасается с наиболее горячим теплоносителем. Для регулирования температуры нагрева в слой материала в секциях помещают змеевики. В таких сушилках выгрузка высушенного материала производится над слоем через переточные патрубки. Чтобы избежать чрезмерного увеличения гидравлического сопротивления, высоту кипящего слоя в сушилках непрерывного действия поддерживают в пределах 400-700 мм (в зависимости от свойств высушиваемого материала).

Для сушки небольших количеств различных продуктов применяют периодически действующие сушилки с кипящим слоем. В этих аппаратах эффективно используют подачу сушильного агента импульсами, вызывающими кратковременное псевдоожижение материала. Таким способом удается достичь равномерной сушки материалов, склонных к слипанию, и кристаллических материалов без значительного истирания их частиц.

В определенных условиях значения объемного напряжения по влаге А при сушке некоторых продуктов в промышленных непрерывно действующих сушилках с кипящим слоем достигают 1250 кг/(м3·ч).

С помощью сушилок с кипящим слоем при рациональном аппаратурном оформлении процесса достигается экономичная сушка. Поэтому при сушке некоторых продуктов (например, солей) сушилки с кипящим слоем вытесняют барабанные и менее эффективные сушилки других типов.

Конвективные сушилки со взвешенным слоем материала

В этих сушилках достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы). При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения достигает столь большой величины, что, процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно за 15-30 сек).

В условиях почте мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента, лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распиливаемый, материал предварительно нагрет.

Распыление осуществляется механическими и пневматическими фор­сунками, а также с помощью центробежных дисков, скорость вращения которых составляет 4000-20 000 оборотов в 1 мин.

Распыление центробежными, дисками, (без давления) пригодно для диспергирования Суспензий и вязких жидкостей, но требует значительно большего расхода энергии, чем механическое распыливание. Распыливание механическими форсунками, в которые жидкость подается насосом под давлением 30-200 атм, более экономично, но применяется только для жидкостей, не содержащих твердых взвесей, вследствие чувствительности этих форсунок к засорению Распыление пневматическими форсунками, работающими с помощью сжатого воздуха под давлением около 6 атм, хотя и пригодно для загрязненных жидкостей, но наиболее дорого из-за большого расхода энергии; кроме того, его недостатком является неоднородность распыления.

Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и, смешенного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала.

Вакуум-сушильный шкаф в соответствии с рисунком 1.9 представляет собой цилиндрическую (реже прямоугольную) камеру 1, в которой размещены полые плиты 2, обогреваемые изнутри паром или горячей водой Высушиваемый материал находится в лотках (противнях), установленных на плитах. Во время работы камера герметически закрыта и соединена с установкой для создания вакуума, например с поверхностным конденсатором и вакуум-насосом Загрузка и выгрузка материала производятся вручную.

Как и другие вакуум-сушилки, вакуум-сушильные шкафы пригодны для сушки легкоокисляющихся, взрывоопасных и выделяющих вредные вещества. Однако они малопроизводительны и малоэффективны, поскольку сушка в них происходит в неподвижном слое при наличии плохо проводящих тепло зазоров между противнями и греющими плитами. Напряжение рабочей поверхности плит (со стороны материала) обычно не превышает 0,5-3,5 кг/(м2·ч) влаги.



1 – камера; 2 – полые плиты.

Рисунок 1.9 – Вакуум-сушильный шкаф

Гребковые вакуум-сушилки. В этих контактных сушилках периоди­ческого действия скорость сушки несколько увеличивается за счет пере­мешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалки с гребками; вместе с тем, они не требуют ручной загрузки и выгрузки материала подобно вакуум-сушильным шкафам.


Скачать файл (3323.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации