17.8.2. Контактные сушилки

В контактных сушилках подвод тепла к материалу производится через разделяющую стенку, в качестве которой обычно используется металл с высокой теплопроводностью. Если высушиваемый материал плотно прилегает к стенке и обладает небольшой толщиной (ткань, бумага, слой пасты или вязкого раствора), то за счет использования нагревающего агента с высоким коэффициентом теплоотдачи, например, водяного пара можно существенно увеличить коэффициент теплопередачи и интенсивность сушки по сравнению с конвективной, где в качестве нагревающего агента применяются газы, коэффициенты теплоотдачи у которых невелики. Другим преимуществом контактных сушилок является отсутствие непосредственного контакта нагревающего агента с материалом и удаляемой влагой, что необходимо обеспечивать при вступлении их в нежелательную химическую реакцию или сложности требующегося последующего разделения (влага может быть ценной, токсичной, взрыво- пожароопасной). Недостатками контактных сушилок является их низкая интенсивность при сушке зернистых, кусковых и штучных материалов, а также сложность устройства вследствие работы, как правило, под вакуумом, необходимым для отвода паров удаляемой влаги.

Вакуум-сушильные шкафы. Эти аппараты являются простейшими контактными сушилками периодического действия и предназначены для сушки небольших количеств различных материалов при удалении токсичной, взрыво- пожароопасной или ценной влаги. Вакуум-сушильный шкаф представляет собой цилиндрический или в форме параллелепипеда корпус 1 (рис. 17.18), в котором размещены полые горизонтальные полки 2 с установленными на них лотками 3, заполненными материалом. Внутрь полок по трубопроводу 4 подается нагревающий агент, как правило, водяной пар, отдающий тепло материалу. Испаряемая влага отсасывается вакуум-насосом 10 через штуцер 6, конденсируется в конденсаторе 7 и отводится по трубопроводу 9. Не сконденсировавшиеся газы удаляются по трубопроводу 11.

Рис. 17.18. Установка с вакуум-сушильным шкафом: 1 корпус шкафа; 2полые полки; 3лотки с материалом; 4, 5трубопроводы для подачи греющего пара и отвода конденсата; 6штуцер для выхода испаренной влаги; 7конденсатор; 8охлаждающий агент; 9отвод сконденсированной влаги; 10вакуум-насос; 11отвод не сконденсировавшихся газов

К недостаткам данных сушилок относятся ручная загрузка и выгрузка материала, а также низкая их эффективность вследствие малых коэффициентов теплопередачи, что обусловлено зазорами между полками и лотками, лотками и неподвижным материалом (зернистым, кусковым, штучным), заполненными разреженными газами и парами с малыми коэффициентами теплопроводности.

Гребковые вакуум-сушилки. Предназначены они для сушки таких же материалов, что и вакуум-сушильные шкафы, но обладают рядом преимуществ: отсутствие ручного труда для загрузки-выгрузки, более высокие интенсивность и равномерность сушки за счет перемешивания материала. Гребковая вакуум-сушилка (рис. 17.19) состоит из цилиндрического корпуса 1, обогреваемого с помощью паровой рубашки 2. По оси цилиндра расположен вал 3 с закрепленными на нем гребками. На одной половине длины вала гребки загнуты в одну сторону, а на другой половине в противоположную. Вал имеет реверсивный привод и после загрузки материала через люк 5 периодически меняет направление вращения. За счет этого материал медленно перемешиваясь перемещается от центра к периферии и обратно в горизонтальном направлении. Испаряющаяся влага отсасывается вакуум-насосом через штуцер 9 и конденсируется в конденсаторе по аналогии с установкой, изображенной на рис. 17.18. По окончании процесса материал выгружается через люк 6.

Рис. 17.19. Гребковая вакуум-сушилка: 1 цилиндрический корпус; 2паровые рубашки; 3вал; 4гребки; 5, 6загрузочный и разгрузочный люки; 7, 8штуцеры для подачи греющего пара и отвода конденсата; 9штуцер для отвода влаги

Вальцовые сушилки. Данные сушилки непрерывного действия применяются для сушки жидких и пастообразных материалов. Они могут быть как атмосферными, так и вакуумными; одно- и двухвальцовыми. Начнем с рассмотрения атмосферной двухвальцовой сушилки изображенной на рис. 17.20б.

а б

Рис. 17.20. Вальцовые сушилки: а одновальцовая; бдвухвальцовая; 1вальцы; 2пленка материала; 3ножи для съема материала; 4, 5подвод и отвод материала, 6корыто с материалом

Внутрь полых цилиндрических вальцов 1 подводится нагревающий агент, как правило, водяной пар, горячая вода или высокотемпературные органические теплоносители. Материал непрерывно подается сверху в зазор между медленно вращающимися в противоположном направлении вальцами, составляющий обычно 0,5 1 мм. Материал покрывает поверхность вальцов тонкой пленкой 2, его высушивание происходит интенсивно вследствие высоких коэффициентов теплопередачи за один неполный оборот вальцов до съема материала ножами 3. Продолжительность сушки регулируется скоростью вращения вальцов.

В одновальцовых сушилках (рис.17.20а) материал непрерывно подается в корыто 6, в которое частично погружен вращающийся валец 1. Прилипая к поверхности вальца, материал также образует тонкую пленку 2, высушивается и снимается ножом 3.

Устройство и принцип действия вакуумных вальцовых сушилок аналогичны рассмотренным выше атмосферным, но в отличие от них все рабочие элементы находятся внутри герметичного корпуса, соединенного с вакуум-насосом и конденсатором влаги, как на рис. 17.18. Их преимущество по сравнению с атмосферными заключается в возможности удаления ценной, токсичной, взрыво- пожароопасной влаги, а также снижении температуры процесса, последнее важно для термически нестойких материалов.

Общие достоинства вальцовых сушилок: малое время сушки, высокая интенсивность, непрерывность действия.