Аэрофонтанная сушилка принцип работы

Обновлено: 18.05.2024

Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем. В сушилке с кипящим слоем материал уложен на решетку, через которую продувается сушильный агент со скоростью, необходимой для создания кипящего слоя.

В этой сушилке для устранения неравномерности сушки применяется направленное движение материала вдоль удерживающей его решетки. Для этого подача сырого материала производится в верхнюю часть с одной стороны сушилки, а удаление сухого материала - из нижней с противоположной стороны установки. Наиболее распространены однокамерныесушилки непрерывного действия. Применяют также многокамерные сушилки. Они состоят из двух или более камер, через которые последовательно движется высушиваемый материал. Для материалов, малочувствительных к нагреву, применяются двух - и трехсекционныеступенчато-противоточные сушилки с кипящим слоем. Достоинства сушилок с кипящим слоем: интенсивность сушки; возможность высушивания при высоких температурах, высокая степень использования тепла сушильного агента, возможность автоматического регулирования параметров процесса. Недостатки: большие расходы электроэнергии для создания значительных давлений (300ч500 мм вод. ст.), необходимых для кипения слоя, а также измельчение частиц материала в сушилке.

Распылительные сушилки. За последнее десятилетие разработка новых методов введения лекарственных препаратов и приспособлений для ингаляции сухих порошкообразных веществ и их безыгольной внутрикожной инжекции или пролонгированное парентеральное введение препаратов привело к росту потребности в порошковой лекарственной форме, имеющей в своем составе активные фармацевтические ингредиенты (АФИ).

В этих сушилках достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент. При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения достигает столь большой величины, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно 15ч30 с). В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильногоагента (около 150°С), лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. В результате достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет. Распылительная сублимационная сушка обычно включает:

Распыление жидкого раствора или суспензии с использованием одножидкостных, пневмо- или ультразвуковых распылителей для формирования капелек

Быстрое замораживание этих капелек в криогенном газе или жидкости

Сублимация замороженной воды с последующим получением конечных сухих частичек.

Распыление осуществляется механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков. Порция жидкого материала распыляется в пар над криогенной жидкостью, такой, как жидкий азот или жидкий пропан с использованием либо пневмо- либо ультразвуковых распылителей. Капельки начинают замерзать во время пролета через холодную паровую фазу и полностью замерзают при соприкосновении с самой криогенной жидкой фазой. Находящиеся во взвеси замерзшие капельки можно собрать с помощью сепараторного сита или дав возможность криогенной жидкости удалиться с кипением. В литературе описаны различные установки и разные геометрические формы контейнеров для сбора замороженных капелек во время этого процесса.

Распылительная сублимационная сушка является технологическим процессом выбора, если от продукта требуются следующие свойства:

· пористая структура с большой удельной площадью поверхности

· свободно текущий порошок для употребления в качестве конечного или промежуточного продукта

· улучшение биодоступности чрезвычайно плохо растворимых в воде соединений

Пригодность процесса для получения определенных конкретных частиц и порошковой формы и соответствующий выбор основывается на потребностях для конкретного применения. Критериями оценки являются размер частиц, распределение их по размеру, текучесть порошка, эффективность процесса и выход продукта, масштабируемость, долгосрочная физическая стабильность порошка и его долгосрочная биохимическая стабильность. Показано, что распылительная сублимационная сушка является приемлемым методом, если значимыми критериями являются хороший контроль размера частиц, сферическая форма частиц и большой выход продукта. Более того, это может оказаться технологией выбора при необходимости повышения биодоступности плохо растворимых в воде фармацевтических препаратов.

Контактные сушилки.

Контактная сушка осуществляется путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку в контактных сушилках, которые делятся на периодически и непрерывно действующие. Из периодически действующих сушилок распространены вакуум-сушильные шкафы и гребковые вакуум-сушилки, в которых скорость сушки увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками. Из непрерывно действующих применяют двухвальцовые атмосферные и вакуумные сушилки, а также одновальцовые формующие сушилки. Высушивание при пониженном давлении в замкнутом пространстве используется в тех случаях, когда материал чувствителен к высоким температурам.

Простейшими контактными сушилками периодического действия являются вакуум-сушильные шкафы, которые в настоящее время широко используются в производствах с малотоннажным выпуском и разнообразным ассортиментом. К таким относится фармацевтическое производство, где применение высокопроизводительных механизированных сушилок непрерывного действия экономически нецелесообразно.

Вакуум-сушильный шкаф представляет собой цилиндрическую камеру, в которой размещены полые плиты, обогреваемые изнутри паром или горячей водой. Высушиваемый материал в виде сгущенной сметанообразной массы намазывается на противни (толщиной 0,5ч4 см), которые устанавливают на плиты. Камеру герметически закрывают с помощью дверец и соединяют патрубком с вакуумной линией. Сушка происходит под вакуумом при температуре около 50°С, что зависит от глубины вакуума. При этом образуется высокий (до 15ч20 см) слой пористого легкого материала хорошо растворяющегося в воде. Выгрузка материала производится вручную. Такие сушилки пригодны для сушки легкоокисляющихся, взрывоопасных и выделяющих вредные или ценные пары веществ. 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 0,5-2,5 кг/ (м 3 -ч) влаги.

Гребковые вакуум-сушилки (приложение 1). В такой сушилке, имеющей цилиндрический корпус, паровую рубашку и мешалку, скорость сушки несколько увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками. Гребки мешалки закреплены на валу взаимно перпендикулярно: на одной половине длины барабана гребки мешалки изогнуты в одну сторону, на другой - в противоположную. Кроме того, мешалка имеет реверсивный привод, автоматически меняющий каждые 5-8 мин направление вращения. Поэтому при работе мешалки материал, загруженный через люк, периодически перемещается от периферии к середине и в обратном направлении. Вал мешалки может быть полым и через него можно также осуществлять нагрев высушиваемого материала. Свободно перекатывающиеся трубы способствуют разрушению комков и дополнительно перемешивают материал. Разгрузка высушенного материала производится через люк. Корпус сушилки соединен с поверхностным или барометрическим конденсатором и вакуум-насосом. Производительность сушилки зависит от температуры греющего пара, величины разрежения и начальной влажности материала. Напряжение поверхности по влаге Аколеблется в пределах 6-8 кг/ (м 3 "ч), т.е. выше, чем для вакуум-сушильных шкафов, но сушильный агрегат более сложен и требует больших эксплуатационных расходов.

Применение вакуумных сушилок, несмотря на их более высокую стоимость и сложность по сравнению с атмосферными "сушилками, диктуется технологическими соображениями: они пригодны для сушки чувствительных к высоким температурам веществ, а также для получения высушенных продуктов повышенной чистоты. Их применяют также в случаях, когда необходимо улавливание (конденсация) паров неводных растворителей, удаляемых из материалов.

Вальцовые сушилки осуществляют непрерывную сушку жидкостей и текучих пастообразных материалов при разрежении или атмосферном давлении. Основной частью двухвальцовыхсушилок, наиболее часто применяемых в фармацевтическом производстве, являются вальцы и медленно вращающиеся (п=2ч10 об/мин) в кожухе навстречу друг другу. Сверху между вальцами непрерывно подается высушиваемый материала. Греющий пар поступает через полую цапфу внутрь каждого из вальцов, паровой конденсат отводится через сифонную трубку. Материал покрывает вращающуюся поверхность вальцов тонкой пленкой, толщина которой регулируется величиной зазора между вальцами. Обычно зазор - 0,5ч1,0 мм. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слое в течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала снимается ножами, расположенными вдоль образующей каждого вальца. Чем тоньше слой материала на вальцах, тем быстрей и равномернее он сушится. Однако вследствие малой продолжительности сушки часто требуется досушивание материала. В сушилке материал после вальцов последовательно проходит сначала верхний досушиватель, затем - нижний. Одновальцовая сушилка представляет собой полый чугунный валец 5, вращающийся от электродвигателя. Пар, обогревающий валец, поступает через патрубок 2 и цапфу 3. Влажный материал подается в лоток 9, где перемешивается мешалкой. Конденсат отводится через сифонную трубку 1. Пленка материала, образующаяся на поверхности вальца, калибруется скребком, укрепленным на оси 11, и срезается ножом 10. Высушенный продукт по фартуку 8 через патрубок 7 поступает в ящик 6. Влажный воздух отсасывается через патрубок 4.

Специальные сушилки.

К специальным видам сушки, как указывалось ранее, относятся: радиационная, диэлектрическая и сублимационная. Соответственно этим видам сушки различают терморадиационные, высокочастотные и сублимационные сушилки.

Терморадиационные сушилки. Сушка в них осуществляется за счет тепла, сообщаемого инфракрасными лучами. Указанным способом к материалу можно подводить удельные потоки тепла, приходящиеся на 1 м 2 его поверхности, в десятки раз превышающие соответствующие потоки при конвективной и контактной сушке. Поэтому при сушке инфракрасными лучами значительно увеличивается интенсивность испарения влаги из материала.

Однако при высушивании толстослойных материалов скорость сушки может определяться не скоростью подвода тепла, а скоростью внутренней диффузии влаги или требованиями, предъявляемыми к качеству высушиваемого материала: нарушение структуры, недопустимость коробления и т.п. В начальный период радиационной сушки под действием высокого температурного градиента влага может перемещаться вглубь материала до тех пор, пока под действием большей, противоположно направленной движущей силы (за счет градиента влажности) не начнется испарение влаги из материала. Поэтому терморадиационная сушка эффективна в основном для высушивания тонколистовых материалов или лакокрасочных покрытий.

Терморадиационные сушилки по способу обогрева генераторов инфракрасного излучения подразделяют на сушилки с электрическим и газовым обогревом. В качестве электрическихизлучателей применяют зеркальные лампы, элементы сопротивления (панелызые или трубчатые), керамические нагреватели - электрические спирали, запрессованные в керамической массе. Все эти нагреватели более сложны и инерционны, чем обычные ламповые, используемые в первый период применения терморадиационной сушки, однако они обеспечивают большую равномерность сушки.

Терморадиационные сушилки с газовым обогревом обычно проще и экономичнее сушилок с электрообогревом. При газовом обогреве излучателями являются металлические или керамические плиты, которые обогревают открытым пламенем или продуктами сгорания газов. В первом случае обогрев излучающей панелиоткрытым пламенем газовых горелок производится со стороны, обращенной к материалу, который перемещается на транспортере.

Лучшие условия труда и больший КПД достигаются с использованием второй схемы - при нагреве продуктами сгорания газов, движущимися внутри излучателя. Газ и горячий воздух поступают в горелку. Продукты сгорания из камеры б направляются на обогрев излучающей поверхности. По пути они подсасывают с помощью эжектора часть отработанных (рециркулирующих) газов для увеличения скорости потока теплоносителя и повышения коэффициента теплоотдачи от газов к поверхности излучения. Поступающий в горелку воздух вентилятором прокачивается через воздухоподогреватель, в котором используется тепло отходящих газов.

В современных радиационных сушилках с газовым обогревом эффективно используют излучающие насадки с беспламенным горением. Такие горелки могут быть использованы при сжигании низкокалорийного генераторного газа. Принцип беспламенного горения с излучающей насадкой-слоем состоит в том, что смесь горючих газов и воздуха пропускают через пористую стенку, выполненную из монолитного куска огнеупора (шамота и динаса), со скоростью, превышающей скорость воспламенения газовоздушной смеси. Вначале горение протекает в обычных условиях, затем пламя постепенно уменьшается и при разогреве стенки до яркого накала горение концентрируется на ее внешней поверхности, которая испускает мощные потоки тепловой радиации.

Терморадиационные сушилки отличаются относительно высоким расходом энергии - 1,5-2,5 кВт*ч на 1 кг испаренной влаги, что ограничивает их применение.

Высокочастотные (диэлектрические) сушилки. Применение сушки в поле токов высокой частоты эффективно для высушивания толстослойных материалов, когда необходимо регулировать температуру и влажность не только на поверхности, но и в глубине материала. Таким способом можно сушить материалы, обладающие диэлектрическими свойствами (пластмассы, смолы, древесину и др.).Высокочастотная сушилка состоит из лампового высокочастотного генератора 1 и сушильной камеры. Из сети переменный ток поступает в выпрямитель, затем - в генератор, где преобразуется в переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. В сушилке материал высушивается сначала на ленте, а затем поступает на ленту, где досушивается. Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале, содержащем обычно некоторое количество электролита, например раствора соли, меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсатора: дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются за счет смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению тепла и нагреванию высушиваемого материала.

Изменяя напряженность электрического поля, можно регулировать величину температурного градиента между внутренними слоями материала и его поверхностью, т.е. регулировать скорость сушки, а также избирательно нагревать лишь одну из составных частей неоднородного материала.

В поле токов высокой частоты возможна быстрая (за счет усиленной термодиффузии влаги) и равномерная сушка толстослойных материалов. Однако сушка в поле высокой частоты для большинства материалов оказывается дороже конвективной в 3-4 раза. Кроме того, оборудование сушилок в поле высокой частоты более сложное и дорогостоящее в эксплуатации. Поэтому применение высокочастотной сушки ограничено специальными случаями, например конвейерной сушкой мелких дорогостоящих изделий, и требует технико-экономического обоснования в каждом конкретном случае.

Сублимационные сушилки. Сублимационная сушка - это сушка материалов в замороженном состоянии. При этой сушке находящаяся в материале влага переходит в пар, минуя жидкое состояние, т.е. сублимирует. Такая сушка называется сублимационной,или молекулярной. Ее также называют лиофилънойсушкой. Термин "лиофильный" происходит от греческого lyo - растворяю и phileo - люблюи обозначает любящий растворениеили легкорастворимый.Действительно, порошки, полученные указанным методом, очень гигроскопичны и легко растворимы.

Данный способ сушки позволяет сохранить основные биологические качества высушиваемых материалов и широко используется в фармацевтическом производстве при получении ферментов, антибиотиков, препаратов крови, иммуннобиологических препаратов и др.

6.Литература:

1. Промышленная технология лекарств: Учебник в 2-х томах. / В.И. Чуешов, О.И.Зайцев, С.Т. Шебанова, М.Ю. Чернов; Под ред. проф. В.И. Чуешова. – Х.: МТК-Книга;Изд-во НФАУ, 2013. – 560 с.

а – круглого сечения; б – прямоугольного сечения; 1 – сушильная камера; 2 – топка; 3 – газодувка для подачи воздуха в топку и камеры смещения; 4, 10 – транспортеры влажного и высушенного материала; 5 – бункер влажного материала; 6, 8 – питатели влажного и сухого материала; 7 – весовой дозатор; 9 – сборник; 11 – элеватор; 12 – циклон; 13 – батарейный циклон или рукавный фильтр; 14 – вентилятор для отработанных газов; 15 – опорно-распределительная решетка; 16 – шнековый питатель; 17 – воздушный коллектор; 18 – выход отработанных газов; 19 – шибер; 20 – порог.

Для высушивания зернистых материалов узкого гранулометрического состава, особенно при резком уменьшении скорости витания частиц в процессе сушки, часто применяют аэрофонтанные аппараты. Отличительной особенностью последних (рис.5, а) является коническая форма камеры. Скорость газового потока в нижнем (малом) сечении камеры значительно превышает скорости начала псевдоожижения (и даже витания), поэтому поток захватывает зернистый материал и выбрасывает его фонтаном в верхние (более широкие) сечения.

Сушилки аэрофонтанная (а) и с виброожиженным слоем (б) (рис.5):

1 – корпус; 2 – решетка; 3 – крышка; 4 – вибратор; 5 – вход влажного материала; 6 – выход высушенного материала; 7 – вход нагретого воздуха; 8 – выход отработанного воздуха.

При высушивании тонкодисперсных материалов и склонных к агрегированию возможны большой унос влажных частиц из псевдоожиженного слоя и нарушение псевдоожиженного состояния в случаях малых чисел псевдоожижения. Этот недостаток устранен в сушилках с виброожиженным слоем (рис.5,б), отличительной особенностью которых является вибрация опорно-распределительной решетки. В этих аппаратах возможно псевдоожижение слоя при скоростях потоков газа ниже начала обычного псевдоожижения, так как большой вклад в механизм взвешивания зернистого слоя вносит вибрация.

Для сушки сыпучих материалов с целью удаления (поверхностной) свободной влаги широко применяют п н е в м а т и ч е с к и е сушилки (рис.6), отличающиеся высокой интенсивностью протекания процесса. Сушилки состоят из высокой вертикальной трубы (25 метров), нижнее сечение которой заглушено. На небольшом расстоянии от этого сечения расположен вход нагретого воздуха, а несколько выше - вход высушиваемого материала, подаваемого через питатель. Высушиваемый материал захватывается потоком газа, увлекается им вверх и в высушенном виде выбрасывается в зону торможения. Процесс сушки происходит в режиме пневмотранспорта, т.е. при очень кратковременном контакте материала с нагретыми газами.

Схема пневматической сушилки (рис.6):

1 – бункер влажного материала; 2 – дозатор; 3 – питатель; 4 – калорифер; 5 – вентилятор; 6 – разгрузочный питатель; 7 – циклон; 8 – труба (сушилка); 9 – фильтр; 10 – опускная труба; 11 – зона торможения.

Для обезвоживания растворов и разбавленных тонкодисперсных суспензий применяют распылительные сушилки, работающие по принципу диспергирования (распыливания) исходных материалов в среде нагретого воздуха (газов). Благодаря большой удельной поверхности образующихся мелких капель процесс испарения влаги завершается за очень короткое время (доли секунды). Это позволяет высушивать термолабильные материалы при высоких температурах воздуха (газов) без ущерба для качества продуктов. Распыливание исходных материалов производится механическими или пневматическими форсунк а м и, а также вращающимися дисками.

Быстрое замораживание этих капелек в криогенном газе или жидкости

Сублимация замороженной воды с последующим получением конечных сухих частичек.

· пористая структура с большой удельной площадью поверхности

· свободно текущий порошок для употребления в качестве конечного или промежуточного продукта

· улучшение биодоступности чрезвычайно плохо растворимых в воде соединений

Контактные сушилки.

Специальные сушилки.

6.Литература:

Конструкции сушильных аппаратов (сушилок) крайне разнообразны. Можно назвать две основные причины такого разнообразия: различие в свойствах высушиваемых материалов и в постановке технологической задачи; недостаточные успехи проектировщиков в разработке единой оптимальной конструкции. В случае сушильных аппаратов определенно преобладает первая причина. Это является следствием широкого разнообразия определяющих факторов:

-- консистенция высушиваемого исходного сырья (изделия; ленты; пленки; нити; зернистые материалы, хорошо и плохо сыпучие; пасты; суспензии и даже растворы);
-- размер и форма ТМ (крупные и мелкие; сферические и близкие к ним либо сильно отличающиеся от шарообразных; дробленые, игольчатые, чешуйчатые и т.п.);
-- устойчивость к высоким температурам: стабильность к очень высоким (на уровне топочных газов) или достаточно высоким температурам либо, наоборот, термолабильность и потому ограниченность температур при сушке;
-- виды связи влаги с материалом и необходимая глубина высушивания;
--скорость сушки (существуют материалы, портящиеся при быстрой сушке);
-- механическая прочность (устойчивость к сжатию и истиранию) и т.п.

Ниже приведены отдельные (наиболее распространенные и интересные в методическом отношении) сушильные аппараты.

Конвективные сушильные аппараты

На рис. 1.2. показан фрагмент полочной (камерной) сушилки полунепрерывного действия.

Достоинство полочной сушилки:

-- периодичность действия и как следствие -- невысокая производительность, в частности из-за затрат времени на извлечение полок из камер, выгрузку высушенного материала и загрузку новых порций влажного, возврат полок в камеру; этот недостаток частично устраняется в вагонеточном варианте:
- полки размешаются в вагонетках, и непроизводительная стадия разгрузки-загрузки заметно ускоряется -- вагонетки с высушенным материалом вывозятся из камер, а туда ввозятся вагонетки с заблаговременно подготовленным влажным ТМ;
-- неравномерность сушки: лучше высушиваются области ТМ (зерна, слои и т.п.), непосредственно соприкасающиеся с СА, хуже -- внутренние зоны ТМ (скажем, зерна в глубине засыпки), не контактирующие или плохо контактирующие с потоком СА; это ухудшает качество продукта либо заставляет увеличивать продолжительность сушки (снижает производительность);
-- затраты теплоты на нагрев транспортных устройств: полки, вагонетки вводятся в процесс холодными, а выводятся горячими; в технологических расчетах они будут трактоваться как потери теплоты с транспортными приспособлениями Qтр.

Рис. 1.2. Камерная полочная сушилка

Туннельные сушилки достаточно производительны, но весьма громоздки, занимают большие производственные площади. Для них, как и для полочных сушилок, характерны неравномерностъ сушки и значительные потери теплоты с транспортными приспособлениями. На рис. 1.3. показана туннельная сушилка.

Рис. 1.3. Туннельная сушилка

На рис. 1.4, а представлена конструкция одной из конвейерных сушилок, применительно к сушке зернистых материалов ее чаще называют ленточной.

Рис. 1.4. Ленточные сушилки

Ленточная сушилка работает непрерывно, ее производительность достаточно высока. В приведенном варианте в сушилке нет потерь теплоты с транспортными приспособлениями (поскольку они целиком размещены внутри сушильной камеры). Однако неравномерность сушки здесь не устранена. Поэтому используют многоленточные сушилки. Эти сушилки дороже, но "перетряхивание" высушиваемого материала при его переходе с ленты на ленту существенно повышает равномерность сушки.

Рис. 1.5. Барабанная сушилка.

Достоинство сушильного барабана -- в высокой производительности и надежности. Среди недостатков: громоздкость, большие производственные площади, шум, а также плохое использование рабочего объема сушилки.

Отличительная особенность сушилок с псевдоожиженным слоем состоит в широких возможностях эффективного высушивания материалов с разнообразными свойствами (от хорошо сыпучих зерен до растворов) и условиями процессов (высокие и умеренные температуры, непрерывные и полунепрерывные режимы, равномерная и пульсирующая подача СА и др.).

Рис. 1.6. Сушилка с псевдоожиженным слоем

Особенностью и достоинством сушилок с псевдоожиженным слоем является выравнивание температур в объеме слоя, поскольку псевдоожиженный ТМ движется в сушилке в режиме, близком к идеальному перемешиванию. Это означает, что в основание слоя можно подавать СА с достаточно высокой температурой, но во всем его объеме температура может поддерживаться (если необходимо -- с помощью теплообменных устройств в слое) на уровне, приемлемом для ТМ и необходимом для сушки -- соответственно тепловому балансу.

На рис. 1.7 изображена схема виброаэросушилки.

Механическое воздействие на слой способствует разрушению каналов и застойных зон, препятствует комкованию ТМ -- все это расширяет возможный диапазон использования вибросушилок. Недостатки: усложнение аппарата, небезвредные механические воздействия на его узлы, быстрое гашение вибрации в псевдоожиженном слое (т.е. необходимость работы с весьма тонкими слоями).

Рис. 1.7. Виброаэросушилка.

В аэрофонтанных сушилках сравнительно крупные зерна (размером несколько миллиметров) вовлекаются в достаточно интенсивное движение при умеренных расходах СА (псевдоожижение потребовало бы чрезмерно высоких его расходов). Причина: площадь поперечного сечения центрального канала много меньше площади сечения аппарата над фонтани рующим слоем.

Рис. 1.8. Аэрофонтанные сушилки

Значит, для восходящего транспорта зерен в канале потребуются приемлемые расходы СА, так как его скорость в канале значительно выше, чем над слоем. По этим же причинам в аэрофонтанных сушилках возможна работа с полидисперсными материалами, причем -- без существенного уноса мелочи (пыли).

Аэрофонтанная сушилка обычно близка к аппаратам идеального перемешивания. Дело в том, что продолжительность одного оборота зерна (т.е. цикла "восходящий пневмотранспорт в канале -- нисходящее движение у стенок -- восходящий пневмотранспорт в канале"), как правило, значительно меньше среднего времени пребывания зерна в фонтанирующем слое.

Для удаления свободной влаги в химической и фармацевтической промышленности широко используются пневмотранспортные сушилки (иначе -- трубы-сушилки) (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Пневмотранспортная сушилка

Скорость газа в пневмотранспортной сушилке обычно находится в диапазоне 10--30 м/с. Почти с такой же скоростью движутся твердые частицы. Поэтому время их пребывания в трубе 1 (ее высота чаще всего -- несколько метров) исчисляется долями секунды (редко превышает 1 с). За столь короткое время частица может потерять влагу, но не успевает "испортиться", даже если температура СА относительно высока, а материал -- термолабилен. К недостаткам пневмотранспортных сушилок относится малая степень насыщения СА влагой, а потому повышенный его расход. Кроме того, возникает сопутствующая проблема, связанная со статическим электричеством, возникающим при соударении частиц со стенками трубы (здесь необходимы меры, препятствующие его накоплению: заземление узлов сушилки и т.п.).распылительная сушилка, используется дляобезвоживания растворов и суспензий (рис. 1.10.).

Рис. 1.10. Распылительная сушилка

В распылительных сушилках тоже невелико время контакта ТМ с горячим СА, и потому их также можно использовать для сушки термолабильных материалов. Для распылительных сушилок, как и для пневмотранспортных, характерны высокие расходы СА.

Специальные сушильные аппараты.

Использование специальных сушилок связано, как правило, со специфическими свойствами высушиваемых материалов, в первую очередь -- с их термолабильностью либо нежелательностью контакта с кислородом воздуха. Поэтому для получения качественного продукта технологи вынуждены идти на повышенные энергозатраты и использовать сложное оборудование -- это характерно для специальных сушилок.

На рис. 1.11. демонстрируются контактные сушилки. Теплота на удаление влаги здесь передается за счет непосредственного контакта высушиваемых материалов с горячими поверхностями.

Рис. 1.11. Контактные сушилки

в контактных сушилках теплота в идеале расходуется только на испарение влаги (реально, конечно, и на потери в окружающую среду) -- в отличие от конвективных сушилок, где соизмеримое количество теплоты расходуется еще и на подогрев СА. К недостаткам контактных сушилок относятся ограничения в температуре горячей поверхности (при сушке термолабильных материалов), возможная неплотность прилегания высушиваемого материала к этой поверхности, длительность прогрева малотеплопроводных материалов, а также высокая металлоемкость большинства контактных сушилок.

Рис. 1.12. Схема терморадиационной сушки

Особенность терморадиационной сушки -- слабая проницаемость излучения вглубь высушиваемого материала. Поэтому их чаще всего применяют для термического воздействия (высушивания) на поверхностную влагу и тонкие прослойки сыпучих материалов. Терморадиационные сушилки достаточно производительны и компактны, однако их энергетические характеристики весьма неблагоприятны: затраты энергии в 3--4 раза превышают теплоту испарения жидкости.

Окончательно тип аппарата выбирается на основе требований технологии и технико-экономического анализа.

По экономическим соображениям лучше подходит барабанная сушилка.

В качестве сушильного агента выбираем воздух, т.к. это экологичнее и эффективнее.

Читайте также: