Курсовая работа (т): Барабанная сушилка для сушки яблочных выжимок

Рисунок 1. Барабанная атмосферная сушилка

При сушке материалов с большой адгезией к поверхности барабана на начальном участке последнего закрепляют цепи, при помощи которых разрушаются комки и очищаются стенки барабана. Для этой же цели могут использоваться ударные приспособления, расположенные с внешней стороны барабана.

.3.2 Ленточные сушилки

В ленточных сушилках имеется ленточный одно- или многоярусный транспортер, расположенный внутри прямоугольного корпуса. Сушилки работают непрерывно с рециркуляцией газа и без нее, в некоторых конструкциях предусмотрен внутренний многократный подогрев газообразного теплоносителя, в качестве которого используют топочные газы, воздух, а иногда - перегретый пар. Загрузка материала осуществляется специальными питателями.

В ленточных сушилках наряду с сушкой можно проводить прокаливание и охлаждение материалов, причем такие установки отличаются от обычных только числом ярусов транспортера. Конструкция ленточного транспортера обусловлена свойствами высушиваемого материала. Транспортеры могут выполняться в виде металлической плетеной сетки, перфорированной штампованной или пластинчатой ленты, отдельных прямоугольных лотков с укрепленной в них сеткой, могут иметь одну или две рабочие поверхности. Все сушилки данного типа работают с продувкой слоя движущегося материала потоком газообразного теплоносителя.

Ленточные сушилки предназначены для сушки сыпучих (зернистых, гранулированных, крупнодисперсных) и волокнистых материалов, а также готовых изделий и полуфабрикатов. Для тонкодисперсных пылящих материалов ленточные сушилки не используются, так как пыль трудно удерживается на ленте и оседает на калориферах, при этом пыль органических материалов может обугливаться и даже возгораться. Ленточные сушилки особенно целесообразны для сушки формованных изделий и гранулированных катализаторов, при сушке которых не допускается расслоение или повреждение формы.

В ленточных сушилках легко осуществляются прямоток, противоток и смешанная схема движения теплоносителя и продукта.

В многоленточных сушилках агент сушки используют многократно, пропуская его снизу вверх последовательно через несколько транспортеров с материалом. Перед каждым слоем его подогревают в калориферах, установленных между лентами. В некоторых случаях под каждую ленту извне подают добавочный свежий теплоноситель. Такое же количество газообразного теплоносителя после пропускания через слой материала выводят из установки.

Одноленточные сушилки типа СЛ-1200-3 (рис.2) предназначены для сушки мелкодисперсных материалов.

Рисунок 2. Одноленточная сушилка типа СЛ-1200-3

Сушильная камера этой сушилки разделена на три секции. Для циркуляции горячего воздуха, нагреваемого в паровых калориферах, в каждой секции установлены вентиляторы.

.3.3 Сушилки с псевдоожиженным слоем

Сушилки взвешенного слоя (псевдоожиженного и фонтанирующего) находят широкое применение в процессах сушки. Конструктивно их можно разделить на одно- и многосекционные. Односекционные аппараты наиболее просты как в конструктивном, так и эксплуатационном отношениях, обладают высокими экономическими показателями, легко поддаются автоматизации. Недостатком их при обработке полидисперсных материалов является неравномерность сушки, обусловленная широким спектром времени пребывания отдельных частиц в рабочей зоне аппарата.

Односекционные аппараты псевдоожиженного слоя (круглого или прямоугольного сечения) часто применяют для сушки материалов от поверхностной влаги, причем удельный влагосъем достигает в отдельных случаях 1000 кг влаги с 1 м2 газораспределительной решетки. Для повышения равномерности обработки используют многосекционные сушилки с последовательным движением материала и подачей свежего теплоносителя в каждую секцию и ступенчато-противоточные со встречным движением материала и теплоносителя.

Сушилки псевдоожиженного слоя могут иметь расширяющееся или постоянное по высоте сечение. Камеры прямоугольного сечения (с малым отношением сторон) и квадратные камеры менее предпочтительны, чем круглые, так как в них больше вероятность образования застойных зон.

На рис.3 даны принципиальные схемы наиболее распространенных сушилок с псевдоожиженным слоем. На рис. 3.а показана схема однокамерной сушилки с ненаправленным движением материала. Сушильная камера имеет круглое сечение и может быть цилиндрической или расширяющейся (для уменьшения уноса мелких частиц из камеры). Максимальное сечение камеры подбирают так, чтобы предотвратить унос мелких частиц. Такие сушилки обычно используют для сушки термостойких материалов. На рис.3,б представлена схема сушилки с направленным движением материала. В таких сушилках угол наклона решетки обычно 1-4°; они характеризуются большими скоростями движения материала в слое. Для выравнивания времени пребывания частиц материала в камере устанавливают поперечные перегородки. Угол наклона решетки принимают зависимости от скорости псевдоожижения, длины решетки и характера изменения свойств частиц в процессе сушки.

Сечение камеры в направлении газового потока может быть прямоугольным или трапециидальным (для уменьшения уноса частиц). Такие сушилки работают с перекрестным потоком материала и теплоносителя. Их рекомендуется применять при удалении влаги из трудновысыхающих материалов, для которых необходима высокая равномерность сушки.

На рис.3, в и г показаны схемы многосекционных сушилок. В сушилке, изображенной на рис.3,в, секции сушки расположены одна над другой, размеры решеток в секциях одинаковы. Подобные сушилки могут работать с направленным и ненаправленным движением материала. В каждой секции могут создаваться различные гидродинамические и температурные режимы, так как теплоноситель поступает в них от автономных вентиляторов. Эти сушилки применяют для термочувствительных материалов, свойства которых сильно изменяются в процессе сушки. Расположение секций одна над другой делают установку компактной, однако зона сепарации в них ограничена. Кроме того, переточные каналы из одной секции в другую работают неудовлетворительно при сушке тонкодисперсных материалов. Поэтому необходимо создавать перепад давления между секциями. Такая сушилка рекомендуется для крупнозернистых материалов с хорошими сыпучими свойствами.

Рисунок 3. Типы сушилок с псевдоожиженным слоем

Для совмещения процессов сушки и прокаливания применяют многосекционные сушилки с многократным использованием теплоносителя, показанные на рис. 3, д (сушилка прямоугольного сечения с направленным движением материала) и 3,е (цилиндрическая сушилка). Для более надежной работы аппарата иногда верхнюю решетку делают несколько меньших размеров, чтобы снизить унос пыли из второй зоны. Когда в зоне прокаливания сжигают природный газ (т. е. обходятся без специального топочного устройства), под решетку подают холодный воздух для сжигания топлива в слое материала.

.3.4 Пневматические сушилки

В пневматических сушилках сушка материалов осуществляется в процессе их транспортирования газообразным теплоносителем. Пневматические сушилки используют для сушки дисперсных материалов. Чаще всего сушилка представляет собой вертикально расположенную трубу, где в режиме, близком к режиму идеального вытеснения, газовзвесь перемещается обычно снизу вверх. Время пребывания материала в зоне сушки составляет несколько секунд. Скорость газа в трубе-сушилке выбирают в несколько раз больше скорости витания частиц наиболее крупных фракций высушиваемого материала.

Разработаны трубы-сушилки самых разнообразных конструкций, позволяющие высушивать материалы с широким интервалом свойств и требований к готовому продукту.

Установка ТС-1-375 (рис. 4) состоит из трубы-сушилки 3 диаметром 375 мм и высотой 12м (диаметр расширителя 600мм), двухшнекового питателя 1, бункера с ворошителем 2, циклонов 4, 5, секторных затворов 7, расположенных по два под каждым из циклонов (для исключения подсосов), четырех калориферов 8 и хвостового вентилятора 7.

Рисунок 4. Сушильная установка с одноступенчатой трубой сушилкой ТС-1-375. ),1- двухшнековый питатель ,2- бункер с ворошителем,4,5- циклоны,7- секторные затворы, 8- калорифер, 6- вентилятор

Эту установку можно использовать для сушки материалов со свободной и слабосвязанной влагой. Основное ее назначение - сушка относительно термочувствительных минеральных солей в мало- и среднетоннажных производствах.

.3.5 Сушка в потоках газовзвеси

Простым и эффективным способом интенсификации тепло-массообменных процессов в потоках газовзвеси является увеличение относительной скорости фаз, обеспечиваемое центробежной силой, которая возникает при движении газовзвеси по винтовой или спиральной траектории. Такой способ интенсификации процесса сушки реализуется в аппаратах с винтовыми вставками и плоскими спиралями.

В МИХМе совместно с НИИполимеров разработана конструкция сушилки с плоским спиральным каналом, расположенным в горизонтальной плоскости. Сушилка сблокирована с циклоном, в котором происходит сепарация частиц (рис. 5).

Газовзвесь материала через штуцер 6 подается в спиральный канал 5, образуемый между днищем 5, корпусом 1, крышкой 2 и спиральной лентой 3, где и осуществляются процессы тепло-массопереноса. Затем газовзвесь попадает в сепарирующую камеру 7 для разделения фаз. Сухой продукт выводится через отверстие в конической части камеры, а газ - через патрубок 4. Известно много модификаций такой конструкции. Недостатком спиральных сушилок с плоской спиралью, закрученной к центру, является ограниченный расход теплоносителя вследствие чрезмерного повышения гидравлического сопротивления. На практике использование сушилок этого типа ограничено расходом сушильного агента (12-15 тыс. м3/ч).

Более совершенной представляется разработанная МИХМом и НИИполимеров конструкция сушилки со спиральным каналом в виде плоской двойной спирали, расположенной в вертикальной плоскости (рис. 6). Сушилка имеет спиральный канал, по которому газовзвесь движется первоначально от периферии к центру, а затем от центра к периферии. Гидравлическое сопротивление сушилки составляет 1-2,5 кПа. Преимуществами данной пневмосушилки по сравнению с прямоствольными являются: более высокая интенсивность процесса, малые габариты и металлоемкость. Сушилка используется для сушки полимерных материалов и пищевых продуктов.

Рисунок 5. Сушилка с плоским спиральным каналом, расположенным в горизонтальной плоскости. 6-штуцер,5- спиральный канал,5- днище, 1-корпус, 2-крышка, 3- спиральная лента, 7-сепарирующая камера,4-патрубок.

Рисунок 6. Сушилка со спиральным каналом в виде плоской двойной спирали, расположенной в вертикальной плоскости: 1 - спиральный канал. 2,3 - спиральные ленты, 4 - S-образный переход, 5 - стенка, 6 - крышка.

Фирмой «Шильде» (ФРГ) разработаны циклонные сушилки (рис.7) с несколькими тангенциальными вводами теплоносителя по высоте цилиндрической камеры и регулируемым временем пребывания материала в аппарате. При этом движение материала может быть спиральным (рис.7,а), если газ непрерывно подается во все вводы со скоростью не более 5--20 м/с, или в виде прерывистых колец (рис. 7, б), если предусмотрена поочередная подача газа в тангенциальные вводы (сверху вниз) с большими скоростями (до 100 м/с). В последнем случае образуется кольцевой слой циркулирующего материала, сначала у верхнего ввода, а затем, после мгновенного прекращения или уменьшения подачи газа, у следующего ввода и т. д. Продолжительность пребывания материала в зоне сушки, особенно по второму режиму работы, можно регулировать в широких пределах (до 10 мин).

Рисунок 7. Циклонные сушилки с регулируемым временем пребывания материала:1 - подвод сушильного агента, 2 - выход отработанного агента сушки,3 - загрузка влажного материала, 4 - выгрузка высушенного материала.

Высушенный продукт отделяется от теплоносителя в конической части камеры под воздействием центробежных сил и через секторный затвор выгружается из камеры, а отработанный газ покидает сушилку через штуцер в верхней ее части.

Загружают влажный материал в верхней части камеры секторным питателем. Циклонные сушилки - высокоинтенсивные и компактные аппараты, предназначены, главным образом, для удаления поверхностной влаги из полидисперсных сыпучих материалов, не налипающих на стенки аппарата.

Из аппаратов с закрученными потоками сушильного агента наибольший интерес представляют вихревые сушилки. Особенность их - циркулирующий слой материала. По гидродинамической модели процесса они значительно ближе к аппаратам идеального смешения, чем циклонные сушилки или трубы с винтовыми вставками. В вихревых сушилках в отличие от циклонных закрутка потока происходит около горизонтальной оси.

.3.6 Дисковые вихревые сушилки

Дисковые вихревые сушилки разрабатываются в НИИхиммаше. Их преимущество - весьма активный гидродинамический режим, что связано с высокими относительными скоростями газа и частиц, регулируемым временем пребывания материала и равномерностью его обработки. Последнее затруднительно в вихревых сушилках барабанного типа.

Дисковые вихревые сушилки предназначены для широкого круга сыпучих и волокнистых материалов, содержащих как свободную, так и связанную влагу. Время пребывания материала в слое в несколько раз больше, чем в трубах с винтовой вставкой. На рис. 8 представлена схема вихревой сушилки НИИхиммаша. Сушка осуществляется воздухом, нагретым в топке или в последовательно расположенных паровом и электрическом калориферах. Сушильный агент подается в камеру по периферии тангенциально вместе с влажным материалом (последний можно подавать сразу в сушильную камеру). Влажный материал подхватывается закрученным газовым потоком и образует в периферийной зоне камеры кольцевой вращающийся слой. На частицы действуют центробежные силы, поэтому они движутся преимущественно по наружной поверхности кольцевого слоя. По мере подсыхания частицы перемещаются к его внутренней поверхности и выносятся из аппарата вместе с охлажденным воздухом через улитку на торцовой стенке камеры в систему пылеулавливания. сопротивление сушильной камеры 1,5 - 2,0 кПа.

Рисунок 8. Дисковая вихревая сушилка НИИхиммаша:1 - головной вентилятор, 2 - паровой калорифер, 3 - электрический калорифер, 4 - бункер влажного продукта, 5 - вихревая камера, 6 - сборник продукта, 8 - отсасывающий вентилятор

.3.7 Пневматические сушилки

Пневматические сушилки обычно представляют собой вертикальную камеру или трубу, в которой сыпучий продукт при высушивании находится во взвешенном состоянии. Для обеспечения такого состояния необходимо, чтобы скорость движения агента сушки была больше скорости витания частиц продукта. Скорость витания колеблется от 5 до 15 м/с.

Пневматические и распылительные сушилки непрерывного действия применяются для сушки крахмала, молока, кофе, молочного сахара, отрубей и др. Длительность нахождения продукта в камере или трубе пневмосушилок 2-5 с, при этом удаляется только поверхностная влага.

Большое распространение получили различные конструкции пневматических сушилок (трубы-сушилки, аэрофонтанные, рисунок 1-3), которые нашли применение, например, в крахмальной промышленности и при сушке зерна. Хотя эти сушилки позволяют использовать сушильный агент высокой температуры, их недостатками являются большая высота установки и малое время пребывания частиц в сушилке. Поэтому они используются для сушки кристаллических продуктов, содержащих в основном легко удаляемую поверхностную влагу.

Рисунок 9 - Пневматическая сушилка: 1-питатель, 2-вертикальная труба, 8-вентилятор, 7-калорифер, 3-сборник-амортизатор, 5-циклон, 4-фильтр, 6-шлюзовый затвор.