книги из ГПНТБ / Морозов, С. В. Сушка лубоволокнистых материалов учебник

воздуха^), плотности укладки и других факторов. Ее проводят в сырьевых тамбурах, в специальных помещениях или под навесами. Снопы укладывают в штабели не более 2,5 м высотой, чередуя ком­ левую и вершинную части. В осенне-зимний период при ср = 85-=-90% интенсивность увлажнения больше, чем летом. Треста диаметром свыше 0,9 мм требует более длительной отлежки. При отлежке не­ сколько повышается общая влажность тресты (на 1 —2 %), прочность и эластичность волокна. Отлежка положительно влияет на обработку стланцевой и моченцовой льнотресты: повышается выход длинного

процесса первичной обработки лубяных волокон. При этом увлаж­ нении общая влажность материала повышается и происходит ее выравнивание по длине и в массе стеблей.

Изменение параметров воздуха и материала при увлажнении льняной тресты показано на рис. 14.

Быстрый подъем температуры материала в начале процесса про­ исходит потому, что при сорбции влаги выделяется тепло, которое расходуется на нагрев материала и воздуха. Это явление надо учи­ тывать при установлении оптимальной температуры воздуха.

На длительность процесса искусственного увлажнения влияют изменение параметров воздуха и материала. С увеличением удель­ ной загрузки рс продолжительность увлажнения увеличивается.

На процесс увлажнения влияют скорость, направление движения и температура воздуха. Повышение его скорости и температуры ускоряет процесс. В многозонных сушильных машинах рекомен­ дуется принимать скорость воздуха со = 0 ,6 -1-0 ,8 м/с, а оптимальную температуру при увлажнении ^ = 40-7-45° С.

Относительная влажность воздуха — один из решающих факто­ ров процесса увлажнения. С увеличением влажности интенсивность

41

В табл. 1 приведены рекомендуемые условия и режимы сушки для каждого способа загрузки и вида сырья, которые отвечают тре­ бованиям технологии первичной обработки лубяных волокон.

Для более равномерной сушки тресту в сушильную машину сле­ дует загружать партиями, сравнительно однородными по длине, цвету, диаметру и другим производственным признакам. Это облег­ чает и улучшает механическую обработку тресты. Оптимальная сред­ няя влажность тресты после сушки (перед механической обработ­ кой) зависит, кроме того, от следующих факторов: морфологических особенностей стебля, способа и качества приготовления тресты (степени и однородности вымочки, равномерности сушки, конечного влагосодержания).

Конечное влагосодержание «2 тресты и волокна лубоволокнистых материалов следует выбирать в зависимости от начального влаго­ содержания. Так, для моченцовой и паренцовой льнотресты влаго­ содержание после сушки должно быть примерно 0,05 кг/кг, а после увлажнения — порядка 0 ,1 кг/кг.

Для стланцевой льнотресты влагосодержание перед увлажнением может быть принято 0,09—0,1 кг/кг. Для среднерусской конопли

нафа— 0,08—0,1 кг/кг. Тресту недолежалую н тонкостебельную рекомендуется сушить до более низкого влагосодержания — 0,06— 0,08 кг/кг, а перележалую, толстостебельную и высокономерную до 0,1—0,14 кг/кг.

Влагосодержание отработавшего воздуха при выходе из сушиль­ ных машин должно быть для многозонных 35—50 г/кг и для камер­ ных машин 25—35 г/кг. Большее значение влагосодержания отно­ сится к тресте и соломе, меньшее — к отходам трепания.

4.ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС СУШКИ

ИУВЛАЖНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Отжим и рыхление материала

Мокрые лубоволокнистые материалы (моченцовая и паренцовая льнотреста, длинное и короткое волокно кенафа) перед сушкой, как правило, проходят отжим на отжимных машинах. При этом из ма­ териала удаляется часть свободной влаги. Как известно, затраты энергии при механическом отжиме в сотни раз меньше, чем при кон­ вективном способе сушки, поэтому отжим должен быть достаточно интенсивным. Отжим до абсолютной влажности 1^1 = 180-^200% недостаточен, поэтому целесообразно вести его до абсолютной влаж­ ности 11^1 = 140-^150%. Это не вызывает повреждения волокна. После отжима материал представляет собой плотную слипшуюся массу, не продуваемую воздухом. Сушка такой массы протекает чрезвы­ чайно медленно и некачественно, так как влага удаляется в основ­ ном с поверхности слоя. Длительность процесса сушки нерыхлен­

44

ного материала в 3,5—12 раз больше по сравнению с материалом, который получил качественное рыхление. На рис. 15 показано, как изменяется влажность и длительность процесса сушки для льно­ тресты при стеблевом рыхлении и без рыхления. Такое протекание процесса свойственно и другим мокрым лубоволокнистым матери-

Продолжительность сишки Т.ман

Рис. 15. Кривые изменения влажности льнотресты и длительности процесса сушки при различной степени рыхления при t = 75° С; ф= 10%; м =1 м/с; рс= 20 кг/м2;

/ст = 70 см;

1 — при стеблевом рыхлении, 2 — без рыхления, после отжима

алам. Поэтому тщательное качественное рыхление после от­ жима — непременное условие конвективной сушки мокрых лубоволокнистых материалов. Материал можно рыхлить вручную и ме­ ханизированным способом.

Удельная загрузка

На транспортер сушильной машины материал следует загружать равномерным слоем по всей площади, без пустот и уплотнений. При неравномерной удельной загрузке материал подсыхает неравно­ мерно, изменяется продолжительность его сушки, что ухудшает качество механической обработки мате­ риала. Влияние удельной загрузки мате­ риала на длительность процесса сушки показано на рис. 16.

С ростом удельной загрузки увеличи­ вается продолжительность процесса суш­ ки, резко возрастает неравномерность влажности материала. Это откосится ко всем лубоволокнистым материалам. Не­ обходимо стремиться к оптимальной удельной загрузке, при которой условия

U2=0,05 кг/кг

45

обтекания материала воздухом наилучшие. Рекомендуются сле­ дующие величины оптимальной загрузки рс различных лубоволокнистых материалов: для тресты и соломы льна при вертикальной загрузке— 18—25 кг/м2; для тресты и соломы среднерусской ко­ нопли— 25—35 кг/м2; для тресты и соломы южной конопли и ке­ наф а—40—50 кг/м2 при «1 = 0,2 кг/кг; для льнотресты при гори­ зонтальном расположении стеблей— 1,5—2 кг/м2; для мокрых от­ ходов трепания — 3—4 кг/м2; для мокрого кенафа при высоте слоя

стеблей осуществить общую конвейеризацию технологического процесса при загрузке, выгрузке сырья и формировании слоя пе­ ред мяльно-трепальным агрегатом сложно.

Повышенный съем влаги при вертикальном расположении стеб­ лей наблюдается при удельной загрузке рс = 2 0 кг/м2, а при гори­ зонтальном— 2 кг/м2. При конвейеризации технологического про­ цесса целесообразно применять многоярусную сушку при горизон­ тальном расположении стеблей.

Основные положения характерны для конопли и других лубово­ локнистых материалов, которые нроходят сушку в слое. После мочки или пропарки и отжима на машине ОПП-1 тресту конопли сушат при вертикальном расположении стеблей.

Для сушки тресты с горизонтальным расположением слоя, а

46

также отходов трепания льна, конопли, кенафа применяют преиму­ щественно направление движения воздуха сверху вниз. При сушке длинного волокна кенафа на вешалах преимущественно наблю­ дается обратное движение воздуха. При скорости воздуха меньше 2 м/с (для тресты) и меньше 1 м/с (для отходов трепания) можно применять обратное направление движения воздуха — снизу вверх. Для многоярусных сушильных машин с перевалкой материала применяют оба направления движения воздуха.

Относительная влажность и скорость движения воздуха

Сувеличением относительной влажности воздуха, поступающего

всушильную машину, уменьшается потенциал сушки входящего воздуха и растет продолжительность сушки. Относительная влаж­

ность воздуха увеличивается при рециркуляции. Необходимо отме­ тить, что с увеличением влажности воздуха уменьшается неравномер­ ность сушки по длине стеблей. На рис. 18 показана зависимость дли-

тельности сушки льнотресты от относительной влажности воздуха, которую с определенным приближением можно отнести и к дру­ гим лубоволокнистым материалам. При сушке лубоволокнистых материалов целесообразно использовать воздух при относитель­ ной влажности не более 15%.

Скорость воздуха наиболее благоприятно сказывается на про­ должительности сушки и, как видно из рис. 19, повышение ее вызы­ вает уменьшение длительности процёсса сушки льнотресты. При­

47

мерно такая же зависимость наблюдается и у других лубоволокнистых материалов.

Рост скорости воздуха не оказывает заметного влияния на изме­ нение общей неравномерности сушки по массе стеблей. Для тресты льна, мокрых отходов трепания кенафа независимо от расположения стеблей увеличение скорости воздуха не влияет на распределение влагосодержания по высоте стеблей. У стеблей конопли и длинного волокна кенафа заметно уменьшение влагосодержания по высоте слоя с увеличением скорости воздуха. Повышение скорости воздуха в сушильной машине вызывает уменьшение площади загрузки и раз­ меров машин, но увеличивает расход энергии на перемещение воз­ духа. Поэтому выбор скорости надо связывать не только с видом, расположением материала и направлением движения воздуха, но и с технико-экономическими показателями сушильной машины.

Оптимальными скоростями при сушке лубоволокнистых материа­ лов можно считать (0 = 0,84-3,5 м/с при небольшой начальной влаж­ ности воздуха, причем большие скорости принимаются при движе­ нии сверху вниз.

Температура воздуха

Основные технико-экономические показатели процесса сушки (удельный расход тепла, удельный расход сухого воздуха) с изме­ нением температуры сушильного агента изменяются различно и за­ висят от варианта сушильного процесса.

В одном случае при постоянной температуре уходящего воздуха снижается удельный расход тепла и воздуха при повышении темпе­ ратуры входящего воздуха. В другом — при постоянной рециркуля­ ции или скорости воздуха с повышением температуры входящего воздуха выше 100—110° С удельный расход тепла повышается.

Сушка при постоянной степени рециркуляции и постоянной ско­ рости воздуха при температуре воздуха меньше 110° С вызывает снижение удельного расхода тепла, а температура выше 110° С — его повышение. Полезная площадь сушильной машины, капитальные затраты на ее строительство или удельный расход электроэнергии с повышением температуры воздуха снижаются. Изменение темпе­ ратуры входящего воздуха влияет на продолжительность сушки.

Из рис. 18 (кривая 2) видно, что с повышением температуры воз­ духа продолжительность сушки льнотресты и других лубоволокни­ стых материалов значительно сокращается. С повышением темпера­ туры увеличивается неравномерность сушки по длине стеблей. Если температура воздуха свыше 150° С, при сушке тресты до низкого конечного влагосодержания прочность и изгибоустойчивость волокна ухудшаются.

Учитывая теплоэнергетические показатели и технологические осо­ бенности процесса, для сушки мокрых лубоволокнистых материалов температура сушильного агента в начале сушки рекомендуется 150—140° С, в конце сушки — 90—80° С. Для сушки стланцевой льно­ тресты температура воздуха в начале сушки должна быть 85—90° С

48

и в конце сушки не более 75—80° С. Предельной температурой для сушки конопляной тресты следует считать ПО—1 2 0 °С; при дальней­ шем повышении температуры ухудшается качество пенькового во­ локна (снижается прочность, разрывная" длина и др.). При сушке южной конопли уменьшается прочность и увеличивается хрупкость пеньки и луба в том случае, если температура свыше 85—95° С. При

Непрерывность процесса сушки позволяет сохранить заданный оптимальный режим сушки, т. е. наивыгоднейшие при данных усло­ виях температуру, влажность и скорость движения сушильного агента. Необходимо иметь возможность регулировать эти параметры по всему объему сушильного пространства. При этих условиях обес­ печивается максимальная интенсификация технологии сушки без снижения качества высушиваемого материала.

Сушильный процесс следует рассматривать в связи с общей тех­ нологической схемой производства. Учитывая, что механическое уда­ ление влаги дешевле теплового, надо, чтобы при механическом воз­ действии (на отжимных машинах) удалялось как можно больше влаги без ущерба для качества материала.

В конвективных сушильных машинах, характерных для лубяных культур, резко увеличить скорость сушки, повысить экономичность процесса и улучшить качество продукции можно, несколько повысив температуру и снизив относительную влажность сушильного агента (воздуха). На ускорение процесса сушки влияет увеличение (до определенной величины) скорости воздуха, а также направление его движения и распределения в сушильных зонах. Интенсифицировать процессы сушки, т. е. увеличить ее производительность и равномер­ ность, можно хорошим рыхлением материала после отжима и его равномерным распределением на площади сушильной машины.

Технико-экономические показатели должны обеспечить мини­ мальную стоимость сушки и минимально возможные капитальные затраты при минимальном обслуживающем персонале, наименьшем удельном расходе тепла и энергии, минимально возможных габарит­ ных размерах сушильной машины.

Конвейерная загрузка и выгрузка при вертикальном расположе­ нии материала делает сушку экономичнее по расходу тепла и энер­ гии, уменьшает габаритные размеры машины и снижает ее стои­ мость по сравнению с горизонтальными.

Экономичность процесса сушки (расход воздуха и тепла на 1 кг испаренной влаги) определяют начальными и конечными парамет­ рами воздуха.

Ускорить процесс сушки можно и применением наиболее рацио­ нальных способов передачи тепла к высушиваемому материалу: ра­ диационным, контактным, высокочастотным, инфракрасными лучами, сопловым дутьем и их комбинированием.

Совершенствование процесса увлажнения лубоволокнистых мате­ риалов сделает его экономически выгодным, что выявляется при дальнейшем процессе механической обработки лубяных культур.

тресты используем формулу из табл. 3. Предварительно определяем значения

графика). Проводим вертикальную линию и = 2 кг/кг до пересечения с кривой 2.

Справой стороны рис. 7 определяем значение скорости сушки

=0,054 1/мин.

dx

Во п р о с ы д л я п о в т о р е н и я

1.Для чего охлаждают материал после сушки?

2.Какие виды увлажнения материала Вы знаете и в чем их сущность?

3.Как проводят отлежку материала?

4.Как изменяется температура тресты при ее увлажнении?

5.Какие факторы влияют на процесс искусственного увлаж­

нения?

6 . Как влияет отжим и рыхление материала на процесс сушки? 7. Как влияет удельная загрузка на длительность процесса

сушки?

8 . Какие факторы влияют на среднюю влажность тресты при сушке?

9.При каком способе загрузки и почему наблюдается повышен­ ный съем влаги при сушке?

10.Дайте характеристику влияния относительной влажности воз­ духа на процесс сушки материала.

11. Как влияет скорость воздуха на продолжительность сушки и какие оптимальные величины скорости воздуха рекомендуются при сушке лубоволокнистых материалов?

12.Как влияет температура входящего воздуха на продолжи­ тельность сушки?

13.Какие пределы температуры сушильного агента рекомен­ дуются при сушке?

14.От чего зависит продолжительность сушки лубоволокнистых материалов?

15.Какова принципиальная разница в процессе сушки толстосте­ бельных и тонкостебельных материалов?

16.Каковы основные пути интенсификации процесса сушки?

Гл а ва VI

РАСЧЕТ СУШИЛЬНЫХ МАШИН

1. ЦЕЛЬ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА СУШИЛЬНЫХ МАШИН

Различают два метода теплового и аэродинамического расчета сушильных машин: проверочный и проектный. Методика расчета обоих методов принципиально одинакова.

Тепловой расчет сушильных машин заключается в том, чтобы для заданных условий ее работы определить необходимые параметры воздуха, расход воздуха и тепла на всю сушильную машину и еди­ ницу испаренной влаги. Для этого определяют балансы влаги и тепла сушильной машины, выбирают и рассчитывают необходимое оборудование сушильных машин (калориферы, вентиляторы ит.д.), а также габаритные размеры сушильных машин. Аэродинамический расчет заключается в определении сопротивлений движению воздуха в воздушных каналах сушильных машин, подборе и расчете необ­ ходимого вентиляционного и электрооборудования.

Проверочный расчет осуществляется при реконструкции сушиль­ ных машин, проектный — при расчете новых сушильных машин.

2. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ СУШИЛЬНЫХ МАШИН С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОЗДУХА

Основные элементы противоточной сушильной машины с рецир­

ii рециркуляционный (t2, <p2, d2, / 2, LP). Смесь (tCM, срСм, dcy[, /ш, ACM)