9. Основные понятия о процессе сушки Формы связи влаги с материалом. Кинетика сушки.

Сушкой называется термический процесс удаления из твердых материалов или растворов содержащейся в них влаги путем ее испарения. Этим сушка отличается от других методов удаления влаги, например, путем поглощения ее химическими реагентами или механического отделения.

Изделия или материалы приходится сушить в зависимости от их назначений для разных целей.

Назначение сушки:

• повышение прочности строительных материалов (кирпича, древесины), предохранения от гниения и плесени, облегчения обработки, увеличения долговечности, предотвращения сжатия, искривления и растрескивания;

• увеличение теплоты сгорания топлив (угля, торфа), улучшения процесса горения;

• уменьшение массы и объема транспортируемых материалов;

• удлинение срока хранения продуктов.

Существующие методы обезвоживания:

• физико-химический;

• механический;

• тепловой.

Физико-химический метод основан на поглощении влаги из высушиваемого материала путем их соприкосновения с гигроскопическими веществами (хлористым кальцием, силикагелем). Применяется в мелкомасштабных производствах и лабораториях.

Механическое обезвоживание – это разделение гетерогенных систем на твердую и жидкую фазы под воздействием механических сил (давления, центробежных, гравитационных).

Тепловой метод обезвоживания осуществляется путем подвода к высушиваемому материалу теплоты.

Наиболее широко распространены последние два способа.

Механическое обезвоживание (отжатие и отсасывание влаги, центрифугирование, фильтрование) широко применяется, например, в текстильной промышленности, для чего в технологический процесс включаются специальные аппараты — прессы, центрифуги, вакуум-филь­тры.

Механическое обезвоживание материалов более экономично, чем тепловая сушка, однако оно применимо только для материалов, допу­скающих деформацию (торфяная масса, текстиль, шерсть и т. п.). При этом одно механическое обезвоживание материала в большинстве случа­ев является недостаточным, так как оно обеспечивает только частичное удаление свободной влаги (до 40—60%). Поэтому часто комбинируют различные способы удаления влаги, например в текстильной промыш­ленности после механического обезвоживания, а в химической после вы­паривания применяют сушку материалов, достоинством которой являет­ся возможность получения материала с любой конечной влажностью.

Оборудование для механического обезвоживания:

• отстойники (разделение осуществляется в поле сил тяжести);

• вакуум-фильтры (движущая сила процесса создается разрежением под фильтровальной перегородкой, перепад давлений при этом составляет 0,02-0,07МПа);

• отстойные и фильтрующие центрифуги (разделение осуществляется за счет центробежной силы).

Сушку материалов можно производить естественным и искусствен­ным путями. Естественная сушка обычно производится на открытом воз­духе, под навесами или в специальных сараях и представляет собой про­цесс, при котором сушильный агент (воздух), поглотивший пары влаги, отводится из зоны сушимого материала без искусственных мероприятий. Она производится за счет тепла наружного воздуха и применяется при массовой обработке дешевых влажных материалов, например глины, пе­ска, торфа, дров, пиломатериалов, сена и т. п., и имеет еще значительное применение в народном хозяйстве.

Недостатками естественной сушки по сравнению с искусственной являются большая продолжительность, зависимость ее от времени года и состояния наружного воздуха, необходимость большой территории для размещения материала. При естественной сушке материал можно высушить только до влажности, близкой к равновесной, соответствующей параметрам окру­жающего воздуха, и в ряде случаев недостаточной для последующей тех­нологической обработки материалов.

Искусственная сушка материалов производится в специальных устройствах — сушилках, в которых сушильный агент, поглотивший пары влаги, отводится искусственным способом: при помощи вентиляторов, инжекторов, вытяжных труб и других устройств. Искусственная сушка в большинстве случаев осуществляется горячим воздухом.