Розпилювальна сушарка

Розпилювальна сушарка застосовується для сушки пастоподібних і рідких матеріалів. У ній висушуваний матеріал розпилюється в гарячому газі (повітрі). Розпилювання виробляється форсунками (механічними або пневматичними) або відцентровими дисками.

При механічному розпилюванні розчин солі, наприклад оцтовокислого кальцію, нагнітається у форсунках під тиском від 30 до 200 атм. Розмір крапель при розпилюванні залежить від тиску рідини, діаметру вихідного отвору, в'язкості рідини і т.д., і коливається в межах від 20 до 100 мк. На розміри крапель впливає головним чином турбулізация рідинного струменя, який створюється підвищенням швидкості закручування струменя у форсунці. Форсунка складається з корпусу 1, головки форсунки 2 і диска 3. Насадка змінна, дозволяюча змінювати діаметр вихідного отвору від 0,8 до 1,5 мм.

Механічні форсунки відрізняються високою продуктивністю, безшумністю роботи, дають тонкий і рівномірний распил. Продуктивність форсунок при сушці до 600 кг/ч, хоча форсунка може розпилювати до 4,5 т/год продуктів. Витрата енергії на розпилювання від 2 до 10 кВт на тонну розчину. До недоліків форсунок слід віднести неможливість регулювання продуктивності форсунки і швидку засоряємість вихідних отворів (0,5 мм). Ці форсунки не придатні для обробки суспензій, паст, розчинів, що дають опади.

При відцентровому методі розпилювання можна регулювати продуктивність сушарки і неважко її автоматизувати. Недоліком же його є підвищена вартість в порівнянні з розпилюванням за допомогою сопел.

Розпилювання за рахунок відцентрової сили здійснюється шляхом подачі розчину на диск, що швидко обертається. Під дією відцентрової сили розчин рухається на периферію диска і за допомогою лопаток або сопел виштовхується в камеру. Швидкість обертання диска складає від 4000 до 20000 об/мин. Окружна швидкість диска вибирається до 200 м/с. Розпилюючі диски приводяться в обертання або від електродвигуна, або від парової турбіни.

 

1 - камера; 2 - рукавні фільтри; 3- распилітельний диск; 4 - вентилятор; 5 - шкрябання

Рисунок 2.1 - Розпилювальна сушарка (распил відцентровим диском)

 

На рисунку 2.1 зображена схема найпоширенішої розпилювальної сушарки, що працює при паралельному струмі газу і частинок. Нагріте повітря поступає у верхню частину камери 1. Тут він зустрічається з краплями або шматочками матеріалу, що розпилюється диском, що обертається, 3 або іншим пристроєм.

Завдяки розвиненій поверхні зіткнення матеріалу з газом, сушка протікає дуже швидко - на льоту, і на дно сушарки падає вже повністю висушений матеріал. Звідси він шкрябаннями 5 подається в розвантажувальний шнек або інший розвантажувальний пристрій, що герметизується. Повітря, насичене парою, відсисається вентилятором 4 з нижньої частини сушарки через рукавні фільтри 2, як на малюнку 15, або інший пиловловлюючий апарат. Паралельний струм створює можливість застосовувати для сушки високу температуру газу, збільшуючи швидкість сушки, без перегріву висушуваного матеріалу.

Незважаючи, проте, на велику швидкість процесу (кількість води, що випарувалася, в одиницю часу з одиниці поверхні матеріалу), інтенсивність роботи распилітельних сушарок (кількість води, що випарувалася, в одиницю часу в одиниці об'єму апарату) невелика, оскільки на одиницю об'єму апарату одночасно доводиться порівняно невелика маса матеріалу.

При роботі распилітельних сушарок спостерігається велике віднесення висушеного матеріалу газами, оскільки матеріал в процесі сушки знаходиться в дрібно розпиляному стані. Тому значна частина продукту уловлюється з газу в циклонах, рукавних фільтрах, електрофільтрах.

 

1 - сушильна камера; 2 - механічна форсунка; 3 - введення повітря; 4 - фільтр; 5,10 - вентилятори; 6 - підігрівач; 7 - циклон; 8 - топка; 9 - скребок; 11 - скрубер; 12,13 - насос.

Рисунок 2.2 – Розпилювальна сушарка (распил механічною форсункою)

 

Рисунок 2.3 - Розпилювальна сушарка

 

Розпилювальні сушарки переважне застосування мають в наступних випадках:

1. Матеріал не переносить тривалого нагріву. Процес сушки протікає дуже швидко (від десятих часток до декількох секунд) і тому навіть чутливі до нагріву матеріали, наприклад, харчові продукти: молоко, яєчний порошок і ін., не встигають розкладеться при висушуванні.

2. Неприпустимо окислення матеріалу, наприклад при сушці металевих порошків. Через короткочасний нагрів матеріал в процесі сушки не встигає окислюватися.

3. Сушиться пастоподібний, налипаючий матеріал. Сушка його на льоту запобігає заліпанню стінок. Розпилювання рідких матеріалів відцентровим диском зумовлює розкид крапель на стінки камери. Проте, після деякої межі підвищення швидкості обертання диска (4000-20000 об/мин) таке налипання припиняється. Це відбувається, мабуть, через дуже дрібне розпилювання рідини, при якому краплі або не долітають до стінок, або висихають настільки швидко, що частинки, що навіть долетіли, не налипають.

 

Стрічкові сушарки

 

Основною частиною стрічкової сушарки (рисунок 2.4) є горизонтальна нескінченна стрічка 1, яка рухається в камері 2. Матеріал поступає з одного кінця стрічки і скидається у висушеному вигляді з іншого її кінця. Стрічка натягнута між провідною зірочкою 4 і відомою зірочкою 5, служащей для натягнення стрічки. Стрічки виготовляють суцільними (з тканини) або сітчастими (з металевої сітки).

Сушарка звичайно розділяється на декілька зон (у даній сушарці їх три), в кожній з яких встановлений вентилятор для створення циркуляції повітря. У сушарках з суцільною стрічкою нагріте повітря рухається над шаром матеріалу, протитечією його руху. У сушарках з сітчастою стрічкою повітря проходить перпендикулярно площини стрічки - вгору або вниз. При такому поперечному продуванні шар матеріалу краще розпушується, що прискорює його сушку.

У однострічкових сушарках шар матеріалу на стрічці висихає нерівномірно: частина матеріалу, звернена до стрічки (при русі сушильного агента уздовж шару матеріалу), залишається вологішою. Тому часто застосовують багатострічкові сушарки, в яких матеріал пересипається з однієї стрічки на іншу.

 

1 - конвейєрна стрічка; 2 - камера; 3-циркуляційний вентилятор; 4, 5 - зірочки; 6, 7 - вентилятори

Рисунок 2.4 - Стрічкова сушарка

Петльові сушарки

 

У петльових сушарках (рисунок 2.5) виробляється сушка пастоподібних матеріалів в рухомому тонкому шарі. Матеріал за допомогою живильника 1 подається на нескінченну сітчасту стрічку 2, вдавлюється в її осередки, проходячи через валяння, що обігріваються парою, 3, після чого поступає на сушку в камеру сушарки, де рухома сітка утворює ряд петель. Висушений матеріал скидається за допомогою молотків 4, вдаряючих по сітці, і падає в розвантажувальний шнек 5. Циркуляція повітря виробляється вентиляторами 6, розташованими по обох сторонах камери. У сушарці є декілька зон. Вона працює з проміжним підігрівом повітря у воздухоподогревателях, розташованих в камері, і частковим поверненням повітря в зони.

 

1 - живильник; 2 - нескінченна сітчаста стрічка; 3 - валок; 4 - молоток; 5 - розвантажувальний шнек; 6 - вентилятори

Рисунок 2.5 - Петльова сушарка

 

У петлевих сушарках досягається інтенсивна сушка з наступних причин: 1) поверхня випаровування вологи значна, оскільки сітка з висушуваним матеріалом рівномірно омивається повітрям з двох сторін; 2) сушка відбувається в порівняно тонкому шарі; 3) матеріал додатково підігрівається стінками металевої сітки; 4) у міру усадки і розтріскування матеріалу в осередках сітки створюються додаткові поверхні випаровування.