АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Варианты процесса сушки

Рис. 461. К анализу вариан­тов процесса сушки. Рассмотренный выше процесс сушки с однократ­ной циркуляцией воздуха называется основным или нормальным. Практически используют различные вари­анты процесса, выбирая их по заданным условиям сушки. Сушка с подогревом воздуха в сушильной камере. В этом случае часть или все тепло, необходимое для удаления влаги, сообщается в самой сушильной камере.

При подогреве воздуха в самой сушильной камере и заданном конечном состоя­нии воздуха сушку можно проводить с различными количествами вводимого в камеру тепла (<7д) и потерянного тепла (Eg—8J).

Наглядно это изображено на диаграмме (рис. 461), из которой видно, что одной и той же точке С соответствуют различные направления линий ВС (ВС, В'С, В"С, АС). Соответственно этому при переменных дк и <7д, но при постоянной их сумме, можно про­водить процесс сушки по линиям ABC, АВ'С, АВ"С и АС, причем расход тепла и воз духа в этих процессах будет одинаковым.

Сумма <7к+<7д будет при этом также постоянной, если отсутствуют потери тепла, т. е. £<7—6J=0.

Принимая £<7—6Х=0 и проводя процесс по линии ABC (без добавочного подогрева воздуха в сушилке), получим: АВ

Q = M^Q —общий расход тепла;

<?к = т ££ —расход тепла в калорифере;

9Д=.0°—расход добавочного тепла в сушилке; ^=95—максимальная температура воздуха.^ Практически такой процесс является сушкой без добавочного подогрева ' воздуха, сушилке.

Для процесса по АВ'С получим: АВ

Ч = MDC—°бщий расход тепла; АВ'

<7К = M -PQ-—расход тепла в калорифере; ВВ'

Q*~MDC~—Расход Добавочного тепла в сушилке; Tx == 50*—максимальная температура воздуха. Для процесса А В"С получим: АВ

Я — M PQ —общий расход тепла; АВ"

QK — M J^Q- —расход тепла в калорифере; ВВ"

<7Д = ш —расход добавочного тепла в сушилке;

Fx = Fa = 35°—максимальная температура воздуха.

Процесс АС протекает с подводом всего тепла в самой сушильной камере; такой процесс наиболее удобен для размещения в сушилке необходимой поверхности нагрева. Для этого случая получим:

АВ

Q~Rn —общий расход тепла;

<7к = 0—расход тепла в калорифере;

Qa—M —расход добавочного тепла в сушилке;

= = 35°—максимальная температура воздуха.

Сравнение всех четырех вариантов процесса сушки с подогревом воздуха в су­шильной камере показывает, что при заданном начальном и конечном состоянии воздуха общий расход тепла на сушку остается постоянным; при изменении температуры подо­грева воздуха расход тепла в калорифере с понижением температуры воздуха умень­шается, а расход добавочного тепла соответственно увеличивается. Максимальной тем -

Пература воздуха в сушилке будет при отсутствии добавочного подогрева воздуха в су­шилке, а минимальной—при отсутствии подогрева воздуха в калорифере. Поэтому до­бавочный подогрев воздуха в сушильной камере применяют во всех тех^случаях, когда нежелательна высокая температура воздуха в сушилке.

Построение на диаграмме действительного процесса сушки с добавочным подогре­вом воздуха в сушильной камере при заданных начальном и конечном состоянии воздуха - показано на рис. 461.

Из точки С—конечного состояния воздуха—проводят линию /2= Const, А из точки А—начального состояния воздуха—линию Jr0=Const До пересечения их в точке В. Зада­
ваясь различной температурой подогрева воздуха в калорифере, проводят из точки С прямые СВ', СВ" ит. д., но таким образом, чтобы температура подогрева воздуха была не выше - заданного предела, допустимого для данного материала.

Сушка с промежуточным подогревом воздуха. Для понижения температуры воз­духа в сушилке часто делят сушильную камеру на несколько зон, между которыми уста­навливают греющие поверхности для промежуточного подогрева воздуха.

Схема такой сушилки изображена на рис. 462, а процесс сушки в ней—на рис 463.

При заданных начальном и конечном состояниях воздуха промежуточные тем­пературы и степень насыщения воздуха могут быть выбраны произвольно. Практически

При расчете сушилок с промежуточным подогревом воздуха исходят либо из за­данных температур подогрева воздуха по зонам, либо задаются конечным состоя­нием воздуха в каждой зоне.

Для построения действительного процесса 1}В сушилке с промежуточным подогревом воздуха исходят из процесса теоретической сушилки, работающей в тех же пределах рабочего процесса. На рис. 463 дано построение процесса на /—х-диаграмме при Д<0 и Const. Г - Заданными являются конечные точки С', С" и С.

^ От этих точек откладывают вверх

Дх Д2 Д3 отрезки -J—, -J—, в масштабе тепло -

1

Содержания, где '—"дГТоС и

Отнесены к 1 кгс влаги, испаренной во всей сушилке, например

Где S<7'—сумма потерь в первой зоне, отнесенная к 1 кгс влаги, испа­ренной во всей сушилке; W—количество влаги, испаренной

В первой зоне; W—количество влаги, испаренной во всей сушилке.

Из полученных точек Со', Со" и Со Проводят линии /= Const До пересечения с соответствующими линиями Const (АВ', С'В", С"В"') И полученные точ - Рис. 463. Диаграмма процесса сушки в су - чки в> 5"'соединяют прямыми с точ - шилке с промежуточным] подогревом воздуха. ками с, и с Процесс сушки в дан­ном случае будет изображаться ломаной линией АВ'СВ"С"В'"С.

В этой сушилке (как и в сушилке с подогревом воздуха в сушильной камере) рас­ход воздуха и тепла зависит только от начальных и конечных параметров воздуха (взаим­ного расположения точек А и С).

Расход тепла на I кгс испаренной во всей сушилке влаги:

— ккал/кгс влаги (3—353)

Где Sg—Сумма потерь всей сушилки, отнесенная к 1 кгс влаги, испаренной во всей сушилке.

Для промежуточной ступени расход тепла подсчитывают с учетом количества влаги, испаренной в данной зоне. Например, для второй зоны расход тепла определит­ся равенством

С' В » W'

Q" — т єр2 + 2J — 6" ккал/кгс влаги ' (3—354)

Где Q"—расход тепла во второй зоне на 1 кгс испаренной влаги в сушилке:

Sg"—сумма потерь во второй зоне, отнесенная к 1 кгс влаги, испаренной во всей сушилке;

6"г—температура материала на входе в зону, W"—количество влаги, испаренной во второй зоне; W—количество влаги, испаренной во всей сушилке. Если при расчете исходят из заданных температур воздуха на входе в каждую зону, то построение на /—лг-диаграмме приводится для каждой зоны, как для нормального су­шильного процесса. Так, например, для первой зоны при Д<0 наклон линии В'С' уста -

Навливается по величине отрезка EE~Ef , откладываемого вниз от произвольно выби­раемой точки е на линии /'2=Const.

Сушка с возвратом отработанного воздуха. Иногда процесс сушки проводят с частичным возвратом отработанного воздуха в сушилку (рис. 464). В этом случае по

Рис. 465. Диаграмма процесса сушки в теоретической сушилке, работающей с частичным воз­вратом отработанного воздуха.

Выходе из сушилки поток отработанного воздуха разветвляется: часть воздуха выбрасы­вается в атмосферу, а другая часть направляется снова в сушилку, причем отработан­ный воздух поступает в сушилку через калорифер или непосредственно в сушильную камеру.

На /—.^-диаграмме (рис. 465) процесс такой теоретической сушилки изображает­ся линией AMBiC, Которая легко может быть построена по заданным точкам А, С и М Или А, С и Вг, причем для последнего случая достаточно знать только температуру воз­духа Ty На входе в сушилку.

Если на 1 кгс абсолютно сухого воздуха, поступающего в сушилку, добавляется П кгс абсолютно сухого воздуха, содержащегося в отработанном воздухе, возвращаемом в сушилку, то теплосодержание смеси

Ккал/кгс сухого воздуха

А влагосодержание

Кгс/кгс сухого воздуха

Лс 1 + п Решая это уравнение относительно п, получаем

(3-357)

Состояние смеси характеризуется на диаграмме точкой М, положение которой определяется из отношения

AM DDo xc — хп

—-------------- — = п (3—358)

D,C

Г. Касаткин.

Расход свежего воздуха для такой сушилки будет таким же, как и для нор­мального процесса:

1 1

1 = —Т,—= ------ Г~ кгс/кгс влаги

MX»DC х2 — хо

Расход циркулирующего воздуха, т. е. свежего, с примесью отработанного:

/я == м)щс = кгс/кгс влаги

Или

Ln = L(N+ 1)

Расход тепла в этом случае определяется только начальным и конечным11 состоя­нием воздуха

АВ

Q = I (/2 — /0) = Tn -==■ ккал/кгс влаги

При G=Const Температура поступающего в сушилку воздуха тем ниже, чем}боль­ше п.

Возвратом отработанного воздуха удается при одних и тех же значениях Іл Зна­чительно повысить влагосодержание циркулирующей смеси.

Возврат части отработанного воздуха дает возможность:

1) сушить такие материалы, которые допускают сушку только во влажном воз­

2) вести процесс сушки при незначительной разности температур воздуха на

Пропускать воздух через сушилку с большой скоростью.

Уменьшить расход тепла при тех же температурах воздуха на входе в сушилку и выходе из нее;

Проводить тонкое регулирование влажности воздуха в сушильной камере.

Другие варианты процесса сушки. Комбинируя рассмотренные варианты про­цесса сушки, можно получить другие разновидности процесса. Не рассматривая по­дробно различные варианты, укажем лишь на отличительные особенности некоторых из них.

Сушилка с возвратом отработанного воздуха и По­Догревом воздуха в сушильной камере. Сушилки этого типа от­личаются от сушилок с нормальным процессом сушки и сушилок с возвратом воздуха тем, что в сушильной камере устанавливается дополнительный источник тепла в виде калорифера. Дополнительный нагрев с одновременным возвратом отработанного воз­духа придает этим сушилкам достоинства обоих вариантов сушки.

Сушилка с промежуточным подогревом и возвратом отработанного воздуха в каждой Зоне. В сушилках такого типа отработанный воздух каждой зоны распределяется на две части. Одна часть идет снова в вентилятор, смешивается со свежим воздухом, проходит через калорифер и возвра­щается в сушильную камеру данной зоны. Другая часть поступает в калорифер следую­щей (второй) зоны и, смешавшись с частью возвращаемого сюда же отработанного воз­духа этой зоны, поступает во вторую зону сушильной камеры и т. д.

В таких сушилках по сравнению с сушилками, имеющими только промежуточ­ный подогрев и то же число зон, температура воздуха в сушильной камере снижается до более низких пределов при тех же экономических показателях.

Вследствие экономичности процесса сушки, возможности его проведения при низких температурах и малых температурных перепадах, обусловливающих равномер­ность сушки материала, а также увеличения скорости протекания воздуха эти сушилки получили широкое распространение в промышленности.

Сушилка с промежуточным подогревом и возвратом воздуха по зонам и по всей сушилке. Сушилки этого типа находят применение в тех случаях, когда при сушке материала в сушилках с промежуточным подогревом воздуха и возвратом отработанного воздуха требуется высокое насыщение воздуха.

Сушилка с замкнутой циркуляцией. В этих сушилках отра­ботанный воздух (выходящий из сушилки) направляется в поверхностный конденсатор или конденсатор смешения, где, охлаждаясь, теряет часть влаги. Затем охлажденный воздух с высокой степенью насыщения и малым влагосодержанием поступает скова в калорифер и оттуда в сушильную камеру.

Сушилки с замкнутой циркуляцией применяют в тех случаях, когда для сушки требуется весьма чистый воздух или когда температура и влагосодержание наружного воздуха равны или больше, чем у отработанного воздуха (по расчету). Такая схема ис­пользуется также для сушки материалов во влажном воздухе, если она оказывается экономичнее сушки с возвратом отработанного воздуха.

В химической промышленности сушилки с замкнутой циркуляцией применяют для сушки продуктов, из которых испаряются ценные летучие компоненты, конденси­рующиеся при очень низких температурах. Пары этих веществ поглощаются в абсор­бере, который заменяет в этом случае конденсатор.

Сушка дымовыми газами. В тех случаях, когда процесс сушки можно вести при высоких температурах, вместо воздуха применяют дымовые газы.

При сушке дымовыми газами калорифер заменяют топкой и камерой смешения, где дымовые гфы смешиваются с наружным воздухом для понижения их температуры. Иногда в таких сушилках используют отходящие газы котельных или тепловых уста­новок, которые в зависимости от их температуры подводятся в камеру смешения или непосредственно в сушилку.

Для расчета процесса сушки дымовыми газами можно также пользоваться 1—х - диаграммой для воздуха; при этом необходимо учитывать, что дымовые газы поступают в сушилку уже нагретыми и началу процесса сушки на I—х-диаграмме соответствует не точка А, а точка В, которая определяется температурой и влагосодержанием дымо­вых газов. Получаемые результаты будут приближенными. Описанные выше варианты сушильного процесса в воздушных сушилках применимы и для процессов сушки дымо­выми газами.