1.3 Фізико - хімічні основи вакуумного сушіння

Термочутливі, дорогі і окислюючі на повітрі матеріали в більшості випадків нераціонально сушить конвективним способом при атмосферному тиску.Тому для інтенсіфікації процессу і зберігання якості висущуваемого матеріалу застосовують вакуумне сущіння. Якщо в процессі сущіння виділяються шкідливі або цінні речовини також цілесообразно проводити сущіння у вакуумі. Основний недолік ваккумної сушки- великі затрати електроенергії, висока вартість обладнання і мала виробничисть одніеї установки.

Вакуумне сущіння використовують для чистих хімічних продуктів, вибухонебезпечних і термочутливих матеріалів і.т.д. Сущіння в глубокому вакуумі (сублімаційна сушка ) в хімічній промисловості застосування не знайшла. При сущінні у вакуумі основне тепло передаеться матеріалу радіацією та кондукцією від гріючих поверхонь. Тоді рівняння тепло і масообміну має вигляд:

(1.9)

де q_из –щільність поглинутого проміневого потоку, ккал/(м²*ч);

q_k – кількість тепла, що підводиться кондукцією, ккал/(м^{2 *}ч);

с – теплоємкість матеріалу,ккал/(кг*⁰С);

R_v –відношення об’єму тіла до його поверхні;

р_п и р_с – тиск паров води відповідно на поверхні матеріалу та в середовищі;

Р₀ - атмосферний тиск, мм рт. ст.;

Р – тиск в сушарці мм рт. ст.;

– коефіціент при нормальному тиску, кг/(м²*ч*мм рт. ст.).

Дифузійний перенос пара в пограничному шарі спостерігається до залишкових тисків 5-10 мм рт. ст. При тисках менш ніж 4,6 мм рт. ст. механізм переносу тепла і пару змінюється (сублімація). Тиск, рівний 4,6 мм рт. ст. відповідає температурі насичених паров води при 0⁰С.

М еханізм процессу сушки в ваккумі (р>10мм рт. ст.) аналогічний механізм атмосферної сушки з кондуктивним або радіаційним підводом тепла. Спостерігаються періоди постійної та падаючої швидкості сушки. В першому періоді температура матеріалу v дорівнює температурі насиченого пару при тиску в камері. В другому періоді величина v зростає і, коли закінчується ипаврення вологи досягає температури гріючої поверхні.

На рис 1.4 показана схема вакуумної сушарки. Висушуємий матеріал 3 знаходиться у вакуумній камері 1. Тепло передається кондукцією від плити 2, що обігрівається паром . Паро-повітряна суміш з сушарки надходить в конденсатор 5 ,де конденсується випарена волога або пари інших розчинників.В конденсатор подають холодну воду або інший хладоагент. Температура його повинна бути на 8-10^оС нижче температури насичення паров води при тиску в конденсаторі. Конденсатор встановлюють для зменшення навантаження вакуум-насоса. Для створення вакуума використовують ротаційні масляні насоси.або порові інжектори. [2]

2 Характеристика готової продукції

Продуктом є циклотриметилентринітрамін, емпірична формула якого C₃H₆O₆N₆ . Структурна формула має наступний вигляд:

NO₂-N-CH₂-N-NО₂

| |

CH₂-N-CH₂

|

NO₂

Зовнішній вигляд - кристалічний білий порошок.

Допускається включення в межах норми по масовий частині не розчинних в ацетоні речовин.

Хімічно чистий продукт плавиться з розкладом при температурі 203,5 ⁰С, технічній повинен мати температуру плавлення не нижчою ніж 201 ⁰С, питома вага 1,82 г/см³. Кристалізований продукт пресується задовільно: при тиску 1200 кг/см² досягає щільності 1,70 г/см³; некрісталізований ж пресується значно гірше, при цьому ж тиску щільність 1,59 г/см³.

Циклотриметилентринітрамін практично негігроскопічний та нерозчинний у воді. Погано розчинний і в більшості органічних розчинників: спирті, ефірі, бензолі та інших. Є нейтральною речовиною; хімічно дуже стійкий: з металами, розбавленими лугами та кислотами не реагує. Концентрована сірчана кислота розлагає його.

Володіє доброю стійкістю до нагріву; в цьому відношенні лише уступає тротилу ; температура спалаху 230 ⁰С [2]