книги из ГПНТБ / Сакун В.А. Сушка и активное вентилирование зерна и зеленых кормов учеб. пособие

сои,

вики, чечевицы и др.

При сор'бционной сушке

влаж-

ный

материал смешивают

с влагопоглотителем и

выдер-

тель

выбнр ают

с таким расчетом,

чтобы впоследствии его

можно

было легко отделить

от

высушенного

материала.

Этот же

принцип

используется

и

при

смешивании

влаж-

ного зерна с более сухим зерном

той же культуры. При

этом часть влаги переходит от

более

влажного

зерна

менее

влажному

и

влажность

всей зерновой

массы

вы

равнивается.

Второй

принцип

обезвоживания

(тепловая

сушка

связан

с

затратами

тепла на

изменение агрегатного

со-

стояния воды, превращение

ее из жидкого состояния

в

га-

зообразное. Для

испарения

влаги к объекту сушки

под-

водят

тепло.

В

зависимости

от того,

как передается тепло

объекту

конвективный,

кондуктивный

(контактный), радиацион-

ный, электрический

(токами

высокой частоты), молеку-

лярный

(сублимацией). Кроме

того, все большее распро-

странение

получают

высокопроизводительные

и

эконо-

мичные

комбинированные

способы

сушки

материалов:

конвективно-радиационный,

радиационно-высокочастот-

ный, сублимационно-радиационный

и др.

К о н в е к т и в н ы й

способ

широко

используется

для

сушки

зерна,

кормов и т.

д.

Тепло, необходимое для

на-

грева

материала

и

испарения

из

него влаги,

передается

конвекцией

от

движущегося

газообразного

теплоносите-

ля — агента

сушки

(нагретый

воздух

или

его

смесь

с

то-

почными газами).

Последний

не

только

передает

тепло

материалу,

но также

поглощает

и

уносит

испаренную

из

него влагу. В качестве

агента

сушки

чаще

.используется

не

нагретый

воздух,

а

его смесь с топочными газами, за

счет

чего

значительно

повышается

тепловой

к.

п.

д.

су

шильной установки. Направление движения

агента

суш-

ки

может

совпадать

с

направлением

движения

материа-

ла

.(прямоток),

иметь

противоположное

направлени

(противоток)

или

быть

перпендикулярным

ему

(пер

крестный ток).

Выбор

направления

движения

теплоноси-

теля

зависит

от свойств

материала,

подвергающего

сушке. Технические приемы осуществления

конвективной

сушки весьма

разнообразны.

К о н д у к т и в и ы м,

или контактным, называется спо-

соб

сушки,

при

котором

влажный

материал

(объект

суш-

2*

35

ки)

соприкасается

с

нагретой

поверхностью

и

получа

тепло

непосредственно

от

нее

путем

кондукции

(тепл

проводности) .

Кондуктивным способом можно сушить при нормаль-

ном

атмосферном давлении

воздуха

или в вакууме.

Чем

больше

вакуум,

тем

ниже

температура

кипения

воды

тем

интенсивнее

испарение

влаги из материала. Так, на-

пример,

при давлении

около

10 000

Н/м2

(75

мм

рт. ст.)

температура кипения

воды

равна

30°. Скорость

суш

в

вакуум-сушилках

возрастает

с

увеличением

вакуум

и

повышением

температуры

высушиваемого

материала

К кондуктивному способу относят и сушку в

жидки

средах,

при которой

тепло,

необходимое для нагрева

ма-

териала

и

превращения

влаги

в пар,

берется

от

горяче

жидкости,

смачивающей

материал. При температуре

этой

жидкости

свыше

100° влага

выпаривается

из

материала.

материала

возникает

устойчивый

градиент

давления па-

ра,

направленный от

центра

к

поверхности

материал

под

действием которого

влага

переносится

к

поверхн

сти. Диффузионный перенос вещества,

обусловленны

термовлагопроводностью

материала,

в данном случае за-

меняется

молярным

движением

пара,

обусловленн

градиентом давления. В качестве

жидкой среды исполь-

зуется

химическая

олифа,

петролатум,

расплавленн

сера.

При

р а д и а ц и о н н о м

способе

сушки

тепло

к влаж-

ному

материалу

подводится

в

виде лучистой

энерг

ную (солнечными лучами)

и искусственную

(инфракрас-

ными лучами).

Искусственная сушка инфракрасными лучами, излуча-

емыми

генераторами инфракрасного излучения (специ

альными

электролампами,

керамическими

и

металличе-

скими панелями, нагреваемыми электротоком

или газом),

характеризуется

высокими

тепловыми

напряжениям

возникающими

на поверхности облучаемого

материала

(в 30—70 раз больше,

чем при конвективной

сушке). По-

этому ее применение-ограничивается

свойствами матери-

алов,

являющихся

объектами

сушки.

Целесообра

применять

прерывистое облучение

(импульсная

сушка).

С у б л и м а ц и я

(или

молекулярная

сушка)

осущ

ствляется

в условиях

глубокого вакуума

(1,0—0,1

мм рт.

ст.).

Процесс протекает

следующим

образом:

внача

теплота,

необходимая

для

испарения

влаги,

отнимается

от

высушиваемого материала,

вследствие

чего

его

тем

пература

значительно

понижается,

а

оставшаяся

в

нем

влага

самозамораживается

и

выходит

на

поверхнос

в

виде

кристалликов

льда;

в

дальнейшем

при

подво

тепла

извне происходит

испарение

льда,

т.

е.

непосред

ственное

превращение

его в водяные пары,

минуя

жид-

кую

фазу.

Молекулярная

структура

материала

при

этом

полностью

сохраняется.

Э л е к т р и ч е с к а я

сушка

токами

высокой

част

щается

в поле

ТВЧ

между

двумя

пластинами

(обклад

ками конденсатора). Его молекулы поляризуются

и при-

водятся в колебательное движение,

сопровождающееся

трением

частиц

и

нагревом

материала.

Выделившаяс

в результате

нагрева

и испарения влага

удаляется

вме-

сте с

поглотившим

ее

воздухом. Так как нагрев

начина-

ется в центре, температурный градиент совпадает

с

гра-

диентом влажности, усиливая миграцию влаги

к

пери

ферии.

Материал

в

поле

ТВЧ

нагревается

очень быстро

течение

нескольких

секунд)

и

равномерно по

всей

тол

щине.

Сравнение различных способов сушки. Сушка

влаж-

ных материалов не только теплотехнический, но

прежде

всего

технологический

процесс.

Цель

сушки — получить

соба определяется свойствами данного материала

и

оп-

тимальным

режимом

сушки. Нельзя отвлеченно от

кон-

кретного

материала

говорить

о

лучшем

методе

суш

(то, что хорошо для

одного материала, зачастую непри-

годно для

другого),

однако

некоторые

обобщения

в

же можно

сделать.

Применение отдельных способов

сушки

обусловлено

бодной

влаги

без

изменения

ее агрегатного

состоян

нужно преодолеть

лишь

гидравлическое

сопротивление

твердого

скелета

тела.

При

удалении

связанной

влаг

с изменением

ее

агрегатного

состояния

энергия

расхо

дуется как на преодоление силы этой

связи,

так и

теплоту

парообразования.

Таким образом,

механическое

живания

(прессование,

центрифугирование)

применимы

не для

всех

сельскохозяйственных

материалов.

Сорбционная сушка, или сушка смешиванием с вла

гопоглощающими

веществами,

не

требует

расхода

тепла

на

нагрев

и

энергии на

вентилирование

и

обеспечивае

сохранение

качественных

показателей

материала,

в част-

ности

зерна

(это особенно важно

для

семенного

зерна)

Однако сушка смешиванием идет очень медленно

(1—

недели), очень громоздка, так как

требует

дополнитель-

ных

складских

помещений,

выделения

и

регенерац

(высушивания) влагопоглотителя.

Для

высушивания

тех

сельскохозяйственных

мат

риалов, которые

хорошо

переносят

сравнительно

высокие

температуры,

применяют

тепловые

способы

сушки,

наи-

более

распространенный

из них конвективный. Особен

ность

этого

способа

заключается

в

том, что

для

подвода

тепла

к

объекту

сушки

и удаления

испарившейся

из

него

влаги применяют сушильный агент (нагретый

воздух

или

смесь

воздуха

с

топочными

газами).

Другие

спосо

тепловой

сушки

сложнее,

менее технически

разработаны

и

менее

эффективны

и

поэтому

реже

применяются.

Так,

кондуктивный

(контактный)

способ

сушки

териала,

соприкасающийся

с нагретой

поверхностью,

пе-

регревается, в то время как слои, удаленные

от

поверх

ности, -слабо нагреваются

и

медленнее

просушиваются.

Такой

способ

сушки

малоэффективен,

так

как

свя

с

большим расходом

топлива, дает

низкую

скорость

не

обеспечивает

необходимого

качества сушки.

Приме

нение вакуума

позволяет

проводить

коидуктивную

суш-

ку

при

более

низких

температурах

и

увеличить

ее

ск

расход

электроэнергии

ограничивают

распространение

этого способа.

При

сушке влажных

материалов

в

жидких

сре

вследствие замены диффузионного переноса влаги

мо

лярным

движением

пара,

обусловленным

градиент

давления, скорость сушки возрастает

в

5—10

раз

сравнению с конвективной, а расход тепла

на

1 кг

испа

ренной влаги оказывается несколько выше.

Этот

способ

сушки используется главным образом для

сушки

древе-

сины.