8.7.13. Высокочастотные (диэлектрические) сушилки

Для высушивания толстослойных материалов, когда необходимо регулировать температуру и влажность не только на поверхности, но и в глубине материала, в ряде случаев эффективно применение сушки в поле токов высокой частоты. Таким способом сушат пластические массы и другие материалы, обладающие диэлектрическими свойствами.

В

Рис.145

ысокочастотная сушилка (рис.145) состоит из высокочастотного генератора 1 и сушильной камеры 2. Переменный ток поступает из сети в выпрямитель 7, а затем в генератор, где преобразуется в переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов 3 и 4, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. Сушилка, как правило, имеет две ленты 5 и 6, на которых последовательно высушивается материал. Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсатора; дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются за счет смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению тепла и нагреванию высушиваемого материала.

Изменяя напряженность электрического поля, можно регулировать величину температурного градиента между внутренними слоями материала и его поверхностью, т.е. регулировать скорость сушки, а также избирательно нагревать лишь одну из составных частей неоднородного материала.

В поле токов высокой частоты возможна быстрая (за счет усиленной термодиффузии влаги) и равномерная сушка толстослойных материалов. Однако сушка этим способом требует высоких удельных расходов энергии до 2,5 – 5 кВт ч на кг испаренной влаги. Кроме того, оборудование сушилок является более сложным и дорогим в эксплуатации. Поэтому применение высокочастотной сушки рентабельно только для сушки дорогостоящих диэлектрических материалов.

8.7.14. Сублимационные сушилки

Сушка материалов в замороженном состоянии, при которой находящаяся в них в виде льда влага переходит в пар, минуя жидкое состояние, называется сублимационной или молекулярной. Сублимационная сушка (рис.146) проводится в глубоком вакууме при остаточном давлении 1,0 – 0,1 мм рт.ст. и при низких температурах.

В

Рис.146

сушильной камере 1, называемой сублиматором, находятся пустотелые плиты 2, внутри которых циркулирует горячая вода. На плитах устанавливаются противни 3 с высушиваемым материалом, имеющие снизу небольшие бортики. Поэтому противни не соприкасаются поверхностью днища с плитами 2 и тепло от последних передается материалу, преимущественно тепловой радиацией. Паро-воздушная смесь из сублиматора 1 поступает в трубы конденсатора-вымораживателя 4, в межтрубном пространстве, которого циркулирует хладагент, например аммиак. Конденсатор включается в один циркуляционный контур с испарителем аммиачной холодильной установки и соединяется с вакуум насосом, предназначенным для отсасывания неконденсирующихся газов и воздуха. В трубах конденсатора происходит конденсация и замораживание водяных паров. Для более удобного удаления льда обычно используют два конденсатора, которые попеременно работают и размораживаются.

Процесс удаления влаги из материала протекает в три стадии. При снижении давления в сушильной камере происходит быстрое самозамораживание влаги и сублимация льда за счет тепла, отдаваемого самим материалом (при этом удаляется до 15 % всех влаги), удаление основной части влаги сублимацией, что соответствует периоду постоянной скорости сушки, и удаление остаточной влаги тепловой сушкой.

Механизм переноса влаги в виде пара от поверхности испарения при сублимационной сушке специфичен: он происходит путем эффузии, т.е. свободного движения молекул пара без взаимных столкновений их друг с другом.

Сушка проводится при осторожном и мягком обогреве замороженного материала водой, потому что количество передаваемого тепла не должно превышать его расхода на сублимацию льда без его плавления. Непосредственно на сушку сублимацией расходуется умеренное количество тепла низкого потенциала, но суммарный расход энергии и эксплуатационные расходы больше, чем при любом другом способе сушки, исключая сушку в поле токов высокой частоты.

Применение этого дорогостоящего способа сушки целесообразно только в тех случаях, когда к высушиваемому продукту предъявляют высокие требования в отношении сохранения его свойств при длительном хранении. Путем сублимации сушат главным образом ценные продукты, не выдерживающие обычной тепловой обработки и требующие продолжительного сохранения их биологических свойств (пенициллин и некоторые другие медицинские препараты, плазма крови, высококачественные пищевые продукты и биологически активные пищевые добавки).