В настоящее время известны разнообразные конструкции сушилок с «кипящим» или псевдоожиженным слоем. Распространению этих сушилок способствуют такие достоинства, как большое количество теплоты, передаваемой в единице объема слоя да счет развитой по-верхности материала, изотермичность слоя по высоте и ширине, широ-. кий спектр свойств и состояния сушимых материалов (дисперсных, па-стообразных, жидких). При большом разнообразии конструкций сушцлок с кипящим слоем для всех них характерно наличие газораспределительного устройства, представляющего собой решетку, которая обеспечивает равномерный подвод сушильного агента к слою, а также поддерживает материал при отсутствии потока сушильного агента. Подачу влажного материала, как правило, производят в верхней части сушилки, а отвод в нижней, на уровне газораспределительной решетки. Однокамерные сушилки могут быть цилиндрическими, прямоугольными, с постоянным или увеличивающимся сечением по высоте. Многокамерные сушилки имеют вертикальное или горизонтальное расположение камер. В многокамерных сушилках достигаются большие тепловая экономичность и равномерность сушки материала. Количество испаряемой влаги в расчете газораспределительной решетки имеет широкие пределы —от 60 до 5000 кг/(м2.ч). Описание процессов гидродинамики и тепломассообмена в кипящем слое, а также методы их расчетов . Недостатком сушилок с кипящим слоем является повышенный расход сушильного агента. Сушилки с виброкипящим слоем в которых движение частиц материала происходит в основном за счет механических воздействий, обладают лучшими показателями, чем установки с кипящим слоем. Вибрационные воздействия на материал возникают при колебательном движении всей сушильной камеры в помещении в слое вибрирующих перегородок. Разработанные НИИХиммаш сушилки с виброкипящим слоем имеют площадь решетки 0,6—8,0 м2, производительность по испаренной влаге 20—400 кг/ч, па-раметры вибрации: амплитуду 0,5—2,0 мм, частоту вращения 145— 300 рад/с. Среди сушилок со взвешенным слоем материала выделяют установки с прямолинейным движением сушильного агента и материала (падающий слой) (рис. 6.30,а), трубы-сушилки (рис. 6.30,6^, в) и установки с закрученным потоком сушильного агента [спиральные (рис. 6.30,г), вихревые (рис. 6.30,<3), циклонные (рис. 6.30,в)], В сушилках ^ отдающим слоем движение материала внутри uiaxTbr сверху вниз определяется гравитационными силами. Сушильный агент движется пря-мотоком или противотоком, однако при небольших скоростях движения юн практически не влияет на свободное падение материала. Из-за кратковременного пребывания материала в таких сушилках их используют для удаления лишь свободной влаги. Ввиду малых концентраций материала в единице рабочего объема сушилки и относительных скоростей движения сушильного агента и материала интенсивность сушки также невелика. Высота таких сушилок достигает 40—60 м, поэтому iix редко используют в сушильной технике. В трубах-сушилках влажный материал подается питателем в нижнюю часть вертикальной трубы. Сушильный агент (как правило, топочные газы) подается ниже места ввода материала со скоростью, достигающей 40—50 м/с, что превышает скорость витания частиц. Он подхватывает материал и транспортирует его в верхнюю часть трубы. Одновременно осуществляется высушивание материала. Как и в сушилках с падающим слоем, время пребывания материала в сушилке составляет несколько секунд, поэтому возможно удаление из материала лишь свободной влаги. Для увеличения времени пребывания материала используют его рециркуляцию (рис. 6.30,6). Отделение высущенoro материала от сушильного агента осуществляют в пылеочистных устройствах, через которые проходит весь материал (рис. 6.30,6). Если используют расширитель (рис. 6.30,в), то большая часть высушенного материала выводится из расширителя, что значительно снижает нагрузку на систему пылеочистки.
Приближенный расчет трубы-сушилки базируется на обобщенных 'ОПЫТНЫХ данных о коэффициенте теплоотдачи, полученных И. М. Федаровым: Рис. 6.30. Схемы сушилок взвешенного слоя где Q —количество передаваемой теплоты; F —расчетная площадь по-верхности частиц; At — средний температурный напор между сушильным агентом и материалом, ^'С. Количество теплоты Q определяется суммой теплот на испарение влаги QH И нагревание материала QH. Расчетную площадь поверхности приближенно определяют, предполагая, что все частицы имеют шаро-образную форму и одинаковый размер . Одни из простых и вместе с тем достаточно эффективных методов интенсификации конвективной сушки дисперсных материалов является использование закрученных потоков сушильного агента. Закрученный поток можно создать путем установки тангенциальных газоходов, спи-ральных и лопастных завихрителей и др. Преимущество закрученного потока по сравнению с прямым заключается в том, что он позволяет в несколько раз увеличить среднюю относительную скорость движения фаз и повысить концентрацию твердого материала в аппарате. Частицы твердого материала, движущиеся в аппарате, постоянно соударяются со стенкой, благодаря чему средняя скорость их движения невелика (несколько метров в секунду), а относительная скорость [\движения газа и материала достигает ВЫСОКИХ значений и близка к скорости газа. Высокая относительная скорость фаз обусловливает интенсивное проте-кание процессов тепло- и массообена, а повышенная концентрация твердой фазы большую поверхность контакта фаз, приходящуюся на единицу объема аппарата. Средняя продолжительность пребывания ма-териала в аппаратах х закрученным потоком выше, чем в трубах-сушилках. Это обстоятельство в сочетании с высокой интенсивностью процесса позволяет обезвоживать материале со значительным количестном связанной влаги. Для сушилок с закрученным потоком характерно сравнительно высокое гидравлическое сопротивление. При сушке слипающихся высоко-влажных материалов возможно налипание твердых частиц на стенки. В настоящее время в промышленности применяют спиральные (рис. €.30,2), вихревые (рис. б.30) и циклонные (рис. 6.30,е) сушилки, относящиеся к аппаратам с закрученным потоком. Сушильный тракт спиральной сушилки выполнен в виде плоской бифилярной спирали, расположенной в вертикальной плоскости. Спиральный канал 7 прямоугольного, сечения образован спиральными лентами 2 и 5, стенкой 5 и крышкой. Спиральные листы навиты концентрически, образуя в центре плавный S-образный йереход 4, а на периферии KQpnyca — входной и выходной патрубки. Влажный материал, взвешенней в газе, транспортируется от входного патрубка к выходному и высушивается, прохбдя путь от периферии к центру, а затем в обратном направлении. Спиральные одноступенчатые пневмосушилки с успехом заменяют многоступецчатые трубы-сушилки, при этом они цмеют значительно меньшие габариты и менее металлоемки. 'В НИИХиммаш разработан ряд типоразмеров вихревых суЩилок (рис. 6.30,(Э) с диаметрами камеры от 500 до 1500 мм. Вихревая камера представляет собой горизонтальный цилиндр длиной 0,3—0,4 диаметра. В нижней части корпуса 2 расположено жалюзийное устройство, состоящее из нескольких вогнутых пластин 5, поворачивающихся вокруг неподвижных осей. К жалюзийному устройству примыкает га-зораспределительный короб 6, В камере можно расположить дополнительный тангенциальный газоход 1 для пневматической Агодачи материала в аппарат. В центральной части торцевой стенки аппарата имеется отверстие 5, к которому примыкает улиткообразный канал 4 для вывода газовзвеси. Влажный порошкообразный материал загружают питателем в боковую часть камеры, и под действием газовых струй, истекающих в камеру через тангенциальные шлицы, образованные пластинами 5, он вовлекается ВО вращатеЛьное движение. Сепарируясь к стенке, материал образует в аппарате кольцевой вращающийся слой, пронизывае- Рис. 6.31. ;Схемы цилиндрических контактных сушильных установок для сушки ленточных материалов / — сушильные цилиндры; 2—сушимый материал; 5 —прижимное сукно; Схемы цилиндрических контактных сушильных установок для сушки ленточных материалов4, 5 — сукноведущие валики; 5 — сукносушильные цилиндры мый струями tasa, выходящими через тангенциальные шлицы; толщина слояхДостигает 100—150 мм, что обеспечивает время пребывания материала в камере от 10 до 200 с в зависимости) от размера частиц. Сушилсьный агент и частицы, поступившие в циклонную сушилку (рис. 6.30,е), движутся по спирали вниз и далее по центральной трубе . пневмотранспортом в систему пылеулавливания. Нестационарные ус-ловия взаимодействия фаз обеспечивают высокую интенсивность сушки и снижение габаритов установки по сравнению с трубами-сушилками. Сушка ленточных материалов. Для сушки гибких ленточных-материалов —тканей, бумаги, картона, полимерных пленок и т. п.— используют сушильные установкрг непрерывного действия, в которых подвод теплоты осуществляется кондуктивным," конвективным или комбинированными способами: конвективно-радиационным, кондуктивно-радиационным и др. Достоинствами кондуктивной еушки являются: высокая ИНТОЕСИВность [съем влаги до 50—60 кг/(м2-ч)], тепловая экономичность, возможность использования низкопотенциальной теплоты и получения продукта хорошего качества; недостатками—малый диапазон по толщине сушимых материалов (до 3—4 мм), больщие габариты, высокая металлоемкость и большая -теплоаккумулирующая способность оборудования. Установки с кондуктивнЫм подводом теплоты (рис. 6.31) имеют гре-ющую поверхность в виде полых цилиндров диаметром до 2,2 м и длиной до 9—10 м, обогреваемых насыщенным или слабоперегретым па-рбм с давлением до 1 МПа. Поэтому такие установки называются ци- -линдрическими сушилками. Цилиндрические сушилки, используемые в целлюлозно-бумажной промышленности (рис. 6.31,а), отличаются от применяемых в текстильной промышленности (рис.. 6.31,6) не только наличием прижимного сукна и сукносущильных цилиндров, но и размером цилиндров,конструкцией станин и рядом других элементов. В промышленных контактных сушильных установках влажное полотно бумаги или'Картона прижимается к цилиндрам лентой из сукна или синтетической сетки. В первом случае испарения влаги с внешней поверхности полотна в период контакта с греюш.ей поверхностью почти не происходит, а температура материала в первом периоде сушки приближается к температуре кипения воды при атмосферном давлении. В конструкциях с синтетической сеткой конвективный массообмен на внешней поверхности полотна также затруднен. Температура материала в этом случае может быть определена лишь экспериментально. Интенсивное испарение влаги из полотна происходит на его внутренней гГоверхности. Образующийся при этом пар скапливается в виде прослойки между греющей поверхностью цилиндров и влажным материалом, парообразование и диффузия пара из материала в воздух происходят в период межцилиндрового пробега полотна. Расчет подобных установок осложняется цикличностью сушки, обусловленной периодичностью нагревания и охлаждения материала при переходе с цилиндра на цилиндр, рассредоточенностью подвода теплоты и испарения влаги на участках свободного пробега, колебаниями температуры греющей стенки, различием давления греющего пара в отдельных группах цилиндров и т. д. Поэтому для расчета цилиндрических сушилок используют методику П. А.*Жучкова, основанную на эмпирических данных по тепломассообмену. При конструктивном расчете определяют по известным количествам теплоты, необходимой в каждом периоде сушки, Qnp, Qu Q2, плотностям тепловых потоков ^пр, Яи ^2, площади активной поверхности одного цилиндра Р^.ц
