Вспомогательные процессы. Лабораторный практикум

––свободную – разность между общим содержанием влаги и максимальным содержанием гигроскопической влаги в материале;

––гигроскопическую – адсорбированную поверхностью материала; ––избыточную – свободную и частично гигроскопическую влага, удаляемую из материала испарением при данных условиях сушки и

параметрах сушильного агента; ––равновесную – разность между общей и избыточной влагой.

Скоростью сушки (Z) называется отношение массы испаряемой влаги к единице поверхности F в единицу времени t:

Процесс сушки можно разделить на несколько этапов. Как видно из рис. 6.1 а, на первом этапе влажность материала уменьшается незначительно (участок АВ) – материал прогревается, при этом скорость сушки увеличивается (участок А1В1, см. рис. 6.1, б). Продолжительность прогрева не превышает 10% общей продолжительности сушки. Как только скорость сушки достигнет максимального значения, она стабилизируется – становится постоянной (отрезок В1С1, см. рис. 6.1, б). На втором этапе сушки наблюдается значительное снижение влажности материала (участок ВС, рис. 6.1, а). Зона парообразования перемещается вглубь материала по свободным капиллярам и порам. Третий этап сушки (участок С1D1, см. рис. 6.1, б), характеризующийся уменьшением скорости сушки, начинается после того как средняя влажность материала достигнет критического значения Wкр. На этом этапе влажность материала уменьшается незначительно (участок CD, см. рис. 6.1, а), температура материала может стать равной температуре агента сушки. В конце сушки влажность материала становится равновесной Wр.

Важной характеристикой эффективности работы сушильных аппаратов является влагонапряжение (или напряжение объема сушилки по влаге) – количество испаряемой влаги с 1 м3 высушиваемого материала в течение 1 ч:

где A – влагонапряжение, кг/(м3·ч); W – масса испаряемой влаги, кг; V – вместимость сушилки, м3; t – продолжительность сушки, ч.

41

Рис. 6.1. Кривые сушки: а – зависимость влажности продукта от времени высушивания; б– зависимость скорости сушки от влажности

Влагонапряжение сушильных аппаратов зависит от физических свойств высушиваемого материала, влажности и размера частиц, степени заполнения сушилок материалом, конструкции сушилок, а также температуры, влажности и скорости движения сушильного агента в аппарате.

Существуют различные типы сушильных аппаратов для сушки материалов: барабанные, трубы-сушилки, сушилки кипящего слоя, распылительные, вихревые, паровые трубчатые, шахтные сушилки и др. Для сушки концентратов на обогатительных фабриках, как правило, используют барабанные сушилки.

6.3. Оборудование и материалы

Для выполнения работы необходимы:

1.Фарфоровые чашки.

2.Навески материала.

3.Кружка керамическая.

4.Весы технические.

5.Секундомер.

6.Сушильный шкаф.

На рис. 6.2 приведен общий вид лабораторного сушильного шкафа, а в табл. 6.1 его техническая характеристика.

42

Рис. 6.2. Лабораторный сушильный шкаф ES-4610

Технические характеристики лабораторного сушильного шкафа ES-4610 приведены ниже:

Объем камеры сушильного шкафа, л . . . . . . . . . . . 50 Рабочий диапазон температур, °С . . . . . . . . . . 10...300 Градиент температуры по объему, °С . . . . . . . . . . . . 5 Дискретность установки температуры, °С . . . . . . . . . 0,1 Количество полок в стандартной / максимальной комплектации, шт... . . . . . 2/5

Принудительная вентиляция воздуха . . . . . . . . Имеется Потребляемая мощность сушильного шкафа, Вт, не более.. .. 1100 Размеры рабочей камеры

(Ш × В × Г), мм . . . . . . . . . . . . . . 420 × 340 × 350

Габаритные размеры сушильного шкафа (Ш × В × Г), мм . . . . . . . . . . . 720 × 630 × 520

Масса сушильного шкафа, кг, не более . . . . . . . . . . . 6

6.4.Порядок выполнения работы

1.От исходного материала отобрать три навески по 100 г каждая.

2.По заданной преподавателем влажности рассчитать необходимое количество воды для увлажнения материала.

43

3.Вначале взвесить пустую чашку, затем чашку с материалом. Добавив расчетное количество воды, материал с водой тщательно перемешать и снова взвесить.

4.Все чашки одновременно поставить в нагретый до определенной температуры сушильный шкаф.

5.Через каждые 10 мин вынимать их из шкафа, быстро взвешивать

иснова ставить в шкаф. Высушивание вести до получения постоянной массы навески.

6.По разности масс получаемых продуктов найти массу испарившейся влаги, остаточную влажность продуктов и определить содержание влаги для каждого отрезка времени сушки.

7.Измерить диаметр чашки и рассчитать площадь поверхности, с которой испаряется вода.

6.5. Порядок обработки и оформления результатов

1. Результаты опытов сводятся в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Результаты расчетов скорости сушки материала

Влажность материала, %: 1 ____2 _____ 3 _____

2.Скорость сушки рассчитывают по формуле (6.2).

3.По результатам опытов строят графики: зависимости влажности материала от времени сушки; зависимости скорости сушки от влажности материала.

6.6. Содержание отчета

Отчет о выполнении работы должен содержать:

1.Название работы.

2.Цель работы.

44

3.Теоретическое введение.

4.Описание оборудования и материалов.

5.Порядок выполнения работы.

6.Результаты (расчеты, таблицы, графики).

7.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Что называется процессом термической сушки материала?

2.Что называется скоростью сушки?

3.Какие виды влаги в твердом материале вам известны?

4.Что называют влагонапряжением?

5.Приведите классификацию продуктов обогащения по содержанию влаги.

6.Как зависит скорость сушки от влажности исходного материала?

45

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Чуянов Г.Г. Вспомогательные процессы обогащения: Учебник для вузов. Екатеринбург: УГГУ. 2006. 204 с.

Техника и технология обогащения углей: Справ. руководство / Под ред. В.А. Чантурия, А.Р. Молявко. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1995. 622 c.

Фридман С.Э., Щербаков О.К., Комлев А.М. Обезвоживание про-

дуктов обогащения. М.: Недра, 1988. – 238 c.

Справочник по обогащению углей / З.Ш. Беринберг, И.С. Благов, М.А. Борц и др. / Под ред. И. С. Благова и др. 2-е изд., перераб. и доп.

М.: Недра, 1984. 614 с.

Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания обогатимости, контроль и автоматика / Под ред. О.С. Богданова. М.: Недра, 1983. 376 с.

Руденко К.Г., Шемаханов М.М. Обезвоживание и пылеулавлива-

ние. М.: Недра, 1981. 350 с.

Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения.

М.: Недра, 1980. 400 с. www.zavodtrud.ru www.outotec.com www.basf.com www.window.edu.ru www.lib.misis.ru

46

47