8.1 Сушка

Сушка – это процесс удаления влаги из твердых материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров.

Применяется с целью:

– повышения качества конечного продукта;

– предотвращения слеживаемости материала;

– удешевления транспортировки.

По физической сущности сушка является процессом совместного тепломассопереноса и сводится к перераспределению и перемещению влаги под воздействием теплоты из глубины высушиваемого материала к его поверхности и последующему ее испарению.

По способу подвода тепла к высушиваемым материалам различают следующие виды сушки:

– конвективная – сушильный агент и высушиваемый материал непосредственно соприкасаются друг с другом;

– контактная – тепло передается от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку. Отсутствует контакт между высушиваемым веществом и сушильным агентом, что важно при сушке гигроскопичных и окисляющихся материалов или тогда, когда влага является ценным компонентом;

– инфракрасная – с помощью теплового излучения (для сушки пленочных материалов);

– сушка токами высокой частоты – под действием переменного электрического тока заряженные частицы, дипольные молекулы внутри материала начинают колебаться, передвигаются, т.е. совершают механическое движение, при этом выделяется тепло, которое идет на испарение влаги;

– сублимационная сушка – удаление влаги из материала после предварительного ее перевода в твердое состояние (замораживание). Чаще всего используют вакуум, испарение происходит при низких температурах.

Сушка, как и выпаривание, является очень дорогим процессом (для испарения влаги, требуется много энергии), поэтому сушке должно предшествовать механическое удаление влаги: центрифугирование, отжим и др.

8.1.1 Принципиальная схема процесса

В технике в основном осуществляется конвективная и контактная сушка. Их принципиальные схемы изображены на рисунке 8.1.

а б

а – конвективная сушка;

б – контактная сушка: 1 – исходное вещество; 2 – перегородка

Рисунок 8.1 – Принципиальные схемы сушки

Сушильный агент подогревается в теплообменнике или калорифере и поступает в сушильную камеру, где находится влажный материал. За счет разности парциальных давлений влаги внутри материала и у его поверхности происходит испарение влаги – материал высушивается. Отработанный влажный воздух выходит из сушильной камеры.

8.1.2 Выбор сушильного агента

В качестве сушильных агентов могут выступать: воздух, топочные газы, перегретый пар, инертный газ.

Достоинствами воздуха как сушильного агента являются его доступность, дешевизна. Однако, используя воздух, невозможно достичь высоких температур. Использование топочных (дымовых) газов в качестве сушильного агента позволяет достичь высоких температур, кроме того, при использовании топочных газов отпадает необходимость в калорифере. Однако существует возможность загрязнения высушиваемого материала примесями, содержащимися в газах. С помощью перегретого пара можно достигать очень высоких температур, однако при этом возрастает и давление пара. Инертный газ применяется при сушке гигроскопичных, окисляющихся на воздухе веществ.

Наиболее часто в процессе сушки в качестве сушильного агента используется воздух. Поэтому целесообразно рассмотреть физические свойства влажного воздуха.