31. Массообменные аппараты: сушилки. Назначение, устройство и принцип действия. Назначение процесса сушки

Процесс сушки заключается в удалении влаги из материала с целью улучшения качества продукта, предохранения его от пор­чи и слеживаемости, снижения веса, придания транспортабельности. Сушильные аппараты широко применяются в производстве азотных удобрений и минеральных солей (аммиачная селитра, сульфат ам­мония, кремнефтористый натрий, мирабилит), в производстве ядо­химикатов (арсенит кальция, хлористый барий), в производстве пищевых продуктов (бикарбонат натрия, поваренная соль, сахар) и в ряде других производств.

Сушка проводится либо под атмосферным давлением, либо под вакуумом, при этом высушиваемый материал может находиться в состоянии покоя, перемещаться, перемешиваться в «кипящем слое».

Процесс сушки проводится как периодически, так и непре­рывно при различных способах передачи тепла: конвективная и контактная сушка, сушка токами высокой частоты, сушка инфра­красными лучами (радиационная сушка), сушка сублимацией.

Наиболее распространенными в химической технологии являют­ся конвективный и контактный способы сушки. Последний способ позволяет необходимое для высушивания материала тепло переда­вать путем контакта с нагретой поверхностью, что имеет место в сушильной части бумагоделательной машины, при сушке паст красителей, коллоидных растворов и суспензий.

В конвективных сушилках тепло передается непосредственно от теплоносителя (воздуха, дымовых газов, перегретого пара) высу­шиваемому веществу. При этом удаляется влага, связанная с ма­териалом -за счет механических и физико-химических сил. Хими­чески связанная влага не удаляется во избежание разрушения ма­териала.

Процесс сушки является, с одной стороны, диффузионным процессом, а с другой стороны — тепловым, так как удаление влаги из высушиваемого материала (процесс массообмена) происходит при подводе тепла « этому материалу В процессе сушки происходит не­прерывное удаление влаги из материала за счет разности парци­альных давлений пара над материалом и в окружающей среде, причем рм >рср Влажность материала снижается до тех пор, пока процесс сушки не прекратится при рм =рср, т. е. когда упругость пара над материалом равна упругости пара в воздухе и наступает равновесие в процессе обмена влагой между материалом и средой. Влажность материала, при которой процесс сушки прекращает­ся вследствие наступления равновесия, называется равновесой и влажностью wр. Материалы обычно высушиваются до равновесной влажности, так как при сушке материала ниже wр начинается обратный процесс — сорбция, и материал поглощает злагу из окружающей среды. Если материал не переносит длитель­ной сушки (например, аммиачная селитра, которая начинает при длительной сушке разлагаться), последнюю проводят не до равно­весной влажности, а до какой-то остаточной влажности, которая обычно выше равновесной. Эта остаточная влажность должна быть достаточно низкой для того, чтобы сыпучий материал не слежи­вался, будучи загружен в мешки для транспортировки.

Влажность материала характеризует концентрацию влаги в ма­териале и представляет собой отношение веса влаги в материале W к общему весу материала G сух +W, где G сух —вес абсолютного сухого вещества в кгс: