книги из ГПНТБ / Перегудов, В. В. Тепловые процессы и установки технологии полимерных строительных материалов и изделий учебник

Длительность процесса сушки для материалов с малым объем­ ным весом (таких, как измельченная древеси-на) не превышает 10—12 мин. Материалы с большим объемным весом в барабанных сушилках подвергаются сушке до 30—40 мин. Коэффициент за­ полнения барабанных сушилок материалом колеблется в пределах 10—20%.

При расчете барабанных сушилок сначала по / — (/-диаграмме определяют расход тепла и теплоносителя на 1 кг испаренной вла­ ги, далее, 'исходя из допустимого напряжения по влаге устанавли­ вают необходимый объем барабанной сушилки:

личество влаги, которое необходимо удалить из материала за час, кг/ч; Ялоп — допустимое напряжение барабана по влаге, кг/м3-ч (количество влаги, испаряемой в 1 мъ барабана за 1 ч).

Рис. 89. Роторная сушилка:

Для сушки стружек также достаточно распространены роторные сушилки (рис. 89). Роторная сушилка состоит из корпуса 1, в кото­ ром вращается ротор 2. Ротор выполнен из двух полых полусфер 5, соединенных между собой трубами 4. По трубопроводу 5 через по­ лую ось 6 в полусферу 3 подается перегретая вода С /°=190—200°, которая проходит по трубам, обогревает их и выходит в противо­ положную полусферу, из которой через полую ось 7 выводится из сушилки. К ротору с помощью колец крепятся стальные балки 8, на которые наварены лопасти 9. Стальные балки крепятся к ротору с небольшим углом наклона в сторону выгрузки материала. Струж­ ка с помощью дозатора и шлюзового затвора, укрепленного на су­ шилке, поступает в загрузочное отверстие 10. Лопасти 9 захваты­ вают стружку, перемешивают ее и перемещают вдоль оси сушилки.

201

Стружка, передвигаясь по сушилке, отдает влагу в окружающую среду, а контакт стружки с трубами усиливает процесс влагоотда­ чи. Для удаления испаренной из стружки влаги в отверстие 12 за­ сасывается атмосферный воздух, который, проходя по сушилке, нагревается, насыщается влагой и через патрубок 13 поступает в вентиляционную систему, снабженную циклоном я вентилятором. Высушенная стружка выгружается в отверстие 11. Производитель-

ропривод мешалки; 6 — решетка;, 7 — воздухоподогрева­ тель; 8 — вентилятор; 9 — циклон; 10 — выгрузка для

•грубой стружки; — шлюзовой затвор; 12 — отбор отра­ ботанного теплоносителя; 13 — вентиль для регулировки подаваемой горячей воды •

ность роторной сушилки составляет 800—900 кг/ч стружки. Удель­ ный расход тепла 900—1000 ккал/кг влаги. Учитывая, что стальные

Сушилка работает следующим образом. Сырая стружка через затвор 1 по трубе 2 поступает в сушильную камеру 3. Камера обо­ рудована мешалкой 4, которая приводится в действие снизу каме­ ры через редуктор электродвигателем. Мешалка служит для раз­ равнивания стружки по поверхности решетки 6, на которой и про­ изводится сушка.

. Холодный воздух нагнетается в воздухоподогреватель 7, где на­ гревается перегретой водой, поступающей при давлении 16 ат. На-

202

гретый воздух под давлением проходит через отверстия в решетке 6 и за счет динамического напора создает фонтанирующее движение стружки на решетке.

Таким образом, сушка стружки в аэрофонтанной сушилке про­ исходит во взвешенном состоянии. Более крупная стружка толщи­ ной свыше 0,25 мм, скорость витания которой больше, чем создан­ ная в сушильной камере, опускается опять на решетку и- мешал­ кой 4 постепенно передвигается к системе выгрузки грубой струж­

простейшей схеме с однократным использованием теплоносителя. При сушке стружки температура поступающего в сушило теплоно­ сителя составляет 160—170° С. Температура отработавших газов 100—110° С. Температура высушенной стружки около 60—70° С.

Сушильная камера снабжена разбрызгивающими воду соплами на случай пожара. Удельный расход тепла для таких сушилок со­

где dM— диаметр наибольших частиц материала, которые должны быть унесены потоком; р м — кажущаяся плотность материала (под кажущейся плотностью частицы понимают отношение ее массы к фактическому объему); рг — плотность газов при данной темпера­ туре.

Расход теплоносителя для создания заданной скорости витания ЗДвит и при известном диаметре сушильной камеры dK может быть определен по формуле

203

Время пребывания материала т в сушильной установке с мо­ мента загрузки до момента осаждения в циклоне может быть опре­ делено по формуле

% = ^ — Н — - с е к , ( V I I I . 4 )

где Я к — в ы с о т а камеры сушилки, м; 1К— длина канала от сушиль­ ной камеры до циклона, м; wT — скорость теплоносителя в канале,

м/сек.

Длительность процесса сушки обычно определяют эксперимен­ тально, поэтому соединительный канал для отвода теплоносителя к вентилятору и от него к циклону должен строго согласовываться по длине с экспериментальным сроком сушки. В противном случае материал будет выходить из установки либо пересушенным, либо недосушенным.

Кроме указанных типов сушильных установок, для сушки из­ мельченной древесины, вспученных полистирольных гранул и дру­ гих сыпучих мелкозернистых материалов может применяться сушка

вкипящем слое.

рО О О О ОЛ> О П О О О О t

3 - 4

матерал загружается на решетку толстым слоем 50—70 см. Тепло­ носитель подается под решетку со скоростью, при которой возника­ ет движение частиц материала без выноса их за пределы слоя. Слой материала в этом случае начинает возрастать, увеличиваясь по высоте. На рис. 91 приведена принципиальная схема сушки в кипя­ щем слое. Нагнетающий вентилятор 1 подает воздух из окружаю­

204

ет силы тяжести частиц. Такой режим называют фильтрационным, н теплоноситель, поступающий в камеру, просто фильтруется через слой материала. Увеличивая скорость движения теплоносителя от­ крытием заслонки 4, можно добиться такого положения, при кото­ ром подъемные силы газов уравновесят -силы тяжести частицы или станут несколько выше их.

В этом случае стабильность слоя нарушится, и он как быначнет разбухать. Частицы материала начнут перемещаться, перемеши­ ваться, наступит состояние кипящего слоя. Слой материала увели­ чится-до 1гк. Дальнейшее увеличение скорости приведет к выбросу материала из камеры. Скорость сушки материала в кипящем слое исчисляется секундами. По мере высушивания вес частиц материа­ ла, освобожденных от влаги, уменьшается и скорость, при которой материал находился в псевдоожиженном состоянии, становится для этих частиц выше скорости витания. Поэтому высушенные ча­ стицы выбрасываются через борт камеры. Начальная температура теплоносителя при сушке в кипящем слое может быть легко дове­ дена до 500—600° С, при этом температура материала и отходяще­ го теплоносителя не превышает 80—100° С.

Удельный расход тепла для таких сушильных установок состав­ ляет 900—1200 ккал/кг влаги. Процесс сушки непрерывный, может быть полностью механизированным и автоматизированным.

§3. Сушильные установки для, сушки рулонных и штучных материалов

Для сушки таких штучных материалов, как древесный шпон, древесноволокнистые плиты, минераловатные плиты и маты, при­ меняют туннельные и конвейерные сушильные установки. Туннель­ ные сушильные установки относятся к непрерывно действующим, состоят из сушильного туннеля, по которому с определенным ин­ тервалом двигаются вагонетки с изделиями. Теплоноситель, горя­ чий воздух или дымовые газы принудительно проходят по туннелю и отбирают влагу от материала.

Конвейерные сушилки, так же как и туннельные, относятся к непрерывно действующим установкам. Материал в них в отличие от туннельных движется непрерывно, в один или несколько ярусов. Теплоносителем для конвейерных сушилок является также горячий воздух или дымовые газы.

На рис. 92 показана схема устройства туннельной сушилки для сушки минераловатных плит, изготавливаемых на* битумной связ­ ке. Материал, минераловатные плиты укладываются на вагонетку и поступают в шлюзовую камеру 1 для загрузки. Шлюзовая каме­ ра оборудована двумя дверями, что обеспечивает достаточную гер­ метичность узла загрузки от выбивания работающих газов в цех. После установки вагонетки с изделиями в шлюзовую камеру вход­ ная дверь закрывается. Одновременно открывается дверь из су­ шильной установки в шлюзовую камеру 2, расположенную на вы­ грузочном конце, и вагонетка, занимающая последнюю позицию,

205

выталкивателем 3 выводится в шлюзовую камеру 2. Дверь, соеди­ няющая шлюзовую камеру 2 с установкой, закрывается, и одно­ временно открывается дверь, соединяющая шлюзовую камеру 1 с установкой. Толкатель 4 заталкивает вагонетку на первую пози­ цию сушильного туннеля, одновременно проталкивая весь поезд на одну позицию. После этой операции дверь, отделяющая вход­ ную шлюзовую камеру от установки, закрывается, а выходная дверь на выгрузке из выходной шлюзовой камеры открывается, и ваго­ нетка выгружается из сушила. Таким образом, периодически повто­ ряя операцию по загрузке и разгрузке вагонеток, идет транспорти-

Рис. 93. Многоярусная рольганговая сушилка для листовых мате­ риалов:

/ — вентилятор; 2 — короб для теплоносителя; 3 — труба для выброса от­ работанного теплоносителя; 4 — воздухоподогреватель; 5 — окна для подачи теплоносителя; 6 — трубы (воздухоподогреватели) для дополнительного по­ догрева теплоносителя внутри сушилки

ровка материала по туннельному сушилу. Теплоноситель, смесь продуктов горения природного газа с воздухом и рециркулятом, нагретая до 160—180° С, подается в короба 5 и 6 и из них поступа­ ет в сушильный туннель. Далее проходит по туннелю к его середи­ не, где и отбирается через короб 7. В верхней части рисунка пока­ зана система трубопроводов 8 и вентиляторов для подачи и отбора

кая сушильная установка общей длиной от 50 до 100 м разделяется на 2—4 зоны, каждая из которых имеет свою самостоятельную систему нагрева, подачи и циркуляции теплоносителя. По высоте туннеля сушилки располагают 5—12 рядов (ярусов) рольгангов, по которым перемещаются плиты материала, последовательно по­ даваемые на каждый ярус специальным механизмом загрузки. Ро­ лики выполнены в виде полых труб и имеют на концах звездочки, приводимые в движение цепями через редуктор от электродвигате­ ля. Скорость движения роликов может изменяться, изменение ско­ рости движения материала от 0,1 до 1,8 м/мин дает возможность менять время пребывания материала в сушильной установке. Тем-

207

пература, скорость движения теплоносителя, а также влажность его могут изменяться по технологическим требованиям. Выгрузка материала также осуществляется специальным разгрузочным ме­ ханизмом. В качестве примера разберем работу рольганговой су­ шилки для сушки древесноволокнистых плит. Сушилка состоит из двух зон и имеет общую длину 80 м. Первая зона работает по прин­ ципу противотока, так как поступающие в сушилку влажные плиты в начале сушки требуют медленного нагрева, чтобы избежать рас­ трескивания. Вторая зона работает по прямотоку, так как мате­ риал по мере нагрева становится менее чувствительным к сушке. Движение теплоносителя по зоне осуществляется следующим обра-

АРв

Рис. 94. Схема сил, действующих на теплоноси­ тель при движении по сушильной установке:

Р р — подъемная сила нагретого газа: Рд —динамиче­ ски П напор, создаваемый вентилятором; Рр—равно­

действующая, по которой осуществляется движение теплоносителя, иод углом а к поду сушильной уста­

новки

зом: отработанный теплоноситель забирается из сушки вентилято­ ром / и нагнетается в короб 2. Часть отработанного теплоносителя выбрасывается через трубу 3, а остальной теплоноситель смеши­ вается со свежим воздухом и поступает в воздухоподогреватель 4. Нагретый теплоноситель через окна 5 поступает в сушильный тун­ нель, где создается разрежение вентилятором /. За счет разреже­ ния теплоноситель проходит через туннель, забирает влагу от ма­ териала.

Внутри сушилки устанавливаются трубы б, по которым прохо­ дит пар. Эти трубы используют в случае необходимости для допол­ нительного подогрева сушильного агента внутри сушильной уста­ новки. Отработавший теплоноситель разбавляется подсасываемым наружным воздухом через неплотности у мест загрузки материала, снова подается в воздухонагреватель 4 и поступает опять в туннель. Аналогично работает и другая зона роликовой сушилки. Источни­ ком тепла для подогрева теплоносителя 'в воздухоподогревателях служит пар.

Недостатком туннельных и конвейерных многоярусных сушиль­ ных установок является расслоение температур по высоте туннеля или камеры. Наблюдаемая температура теплоносителя вверху вы­ ше, чем внизу туннеля или камеры. Поэтому в верхних ярусах ма­ териал сушится быстрее, чем в нижних.

Рассмотрим движение теплоносителя по туннелю. На каждую материальную частицу потока действуют две силы (рис. 94). Вы-

208

делим в движущемся потоке теплоносителя материальную части­ цу А. На эту частицу действуют подъемная сила нагретого тепло­

ля угол ср. Чем' больше высота туннеля Н, тем больше будет вели­

но, tgcp будет являться мерой температурной неравномерности га­ зового потока по высоте туннеля

Подвергая анализу зависимость t g ф, можно отметить: чем мень­ ше Н (высота туннеля) и больше рг (увеличивается при снижении температуры теплоносителя), тем меньше неравномерность темпе­ ратур в туннеле и более равномерен процесс сушки. При прочих равных условиях, увеличивая скорость потока теплоносителя, по­ вышают равномерность сушки, так как при этом Р д увеличивается,

Верхние ряды садки делают более плотными, нижние—разрежен­ ными. В конвейерных или в рольганговых многоярусных сушилках изменяют расстояние между ярусами. В нижней части камеры ярусы делаются реже, в верхней—ближе друг к другу, что также заставляет поток теплоносителя распределяться более равномерно по всему поперечному сечению сушилки. Чаще в рольганговых многоярусных сушилках прибегают к установке внутри камеры циркуляционных вентиляторов, перемешивающих теплоноситель между верхом и низом туннеля.

§ 4. Сушильно-пропиточные установки

Кроме рассмотренных в практике производства полимерных материалов применяются так называемые сушилы-ю-пропиточные машины для одновременной сушки и термообработки основы слоис­ тых пластиков. Узел пропитки устанавливается перед машиной. Пропитка основы производится расплавом, раствором, эмульсией или суспензией полимеров (жидкая бакелитовая смола, водный раствор мочевиноформальдегидных смол, фенолоформальдегидные смолы и т. п.). Пропитанная бумага поступает в сушильную каме­ ру. Поскольку после пропитки она обладает очень небольшой проч­ ностью и может обрываться при натяжении для подачи бумаги из