Теплообмінник-конденсатор з насадкою

 

Призначення. Для конденсації парів і охолодження газів якою-небудь рідиною, частіше за все водою.

Принцип дії. Змішувальний теплообмінник-конденсатор являє собою циліндр, який заповнений різними за конфігурацією тілами – насадкою, яка слугує для розвитку поверхні контакту. Рідину для охолодження крізь пристрій для розділення 3 потрапляють на насадку; під дією сил тяжіння рідини розтікаються по поверхні насадки 2, збільшуючи поверхню контакту з паром або газом, що піднімається знизу. В цих апаратах контакт між фазами проходить НП поверхні крапель.

 Переваги. Простота конструкції. Велика площа поверхні теплообміну за рахунок її розвинутості.

     Недоліки. Складність очищення насадки.

Регенеративний теплообмінник з нерухомою насадкою

 

Призначення. Для конденсації парів і охолодження газів якою-небудь рідиною, частіше за все водою.

Принцип дії. Регенеративні теплообмінники зазвичай складаються з двух апаратів циліндричної форми, корпуса який заповнюють насадкою у вигляді згорнутої в спіраль гофрованої металевої стрічки, цегли, листового метала та інших матеріалів. Ця насадка почергово нагрівається при контакті з гарячим теплоносієм, потім, при контакті з холодним теплоносієм, віддає йому тепло. В період нагріву насадки крізь апарат 1 пропускають гарячий газ, котрий охолоджується і потрапляє на подальшу переробку, а крізь інший апарат 2 – холодний газ, який відбирає теплоту від насадки, яка була розігріта в попередньому циклі. Кожний цикл, таким чином, складається з двох періодів: розігріву насадки і її охолодження. Переключення апаратів після кожного періоду нагрівання і охолодження, що триває зазвичай декілька хвилин, проходить автоматично, за допомогою клапанів 3 і 4.

 Переваги. Простота конструкції. Велика площа поверхні теплообміну за рахунок її розвинутості. Постійний режим роботи.

     Недоліки. Складність очищення насадки. Використання лише в тих випадках де дозволяється змішування з водою.

 

СУШИЛЬНІ апарати

Видалення вологи з твердих і пастоподібних матеріалів дозволяє здешевити їх транспортування, надати їм необхідні властивості, а також зменшити корозію апаратури і трубопроводів при зберіганні чи подальшій обробці цих матеріалів.

По способу підведення теплоти виділяють наступні механічні методи сушіння:

1. Конвективне сушіння – коли відбувається контакт сушильного агенту з матеріалом, який висушується. Найчастіше в якості сушильного агенту використовують повітря або пічні гази. В цьому випадку установка складається з калорифера, сушильної камери і вентилятора, який відганяє відпрацьований сушильний агент.

2. Контактне сушіння – коли тепло підводиться до матеріалу через стінку, що їх розділяє.

3. Спеціальні види сушіння. Використовуються значно рідше через їх високу собівартість. Тут можна виділити такі види

а. Радіаційне сушіння – сушіння матеріалу під впливом інфрачервоних хвиль.

б. Діелектричне сушіння – сушіння матеріалу в полі струмів високої частоти.

в. Сублімаційне сушіння – коли волога із твердого стану переходить в газоподібний минаючи рідку фазу.

Камерна сушка

Призначення. Використовуються на виробництві малого масштабу для матеріалів, що допускають невисоку температуру сушіння, наприклад фарбників.

    Принцип дії. Матеріал в цих сушках сушиться на лотках (деках), що встановлені на стелажах чи вагонетках, що знаходяться всередині сушильної камери 1. На каркасі між вагонетками 2 встановлені козирки 3, які як би ділять простір камери на три розміщені одна в одній зони, вздовж яких послідовно рухається сушильний агент. Свіже повітря, нагрітий в зовнішньому калорифері 4, засмоктується вентилятором 5 і подається вниз камери сушарки. Тут він рухається (рух повітря зображено стрілками), двічі змінюючи напрям і двічі нагріваючись в проміжних калориферах 6 і 7. Частина відпрацьованого повітря за допомогою шибера 8 направляється на змішування зі свіжим. Таким чином, сушарка працює з проміжним підігрівом і частковою рециркуляцією повітря, тобто по варіанту, що забезпечує низьку температуру і більш м’які умови сушіння.

Переваги. Сушарка малогабаритна, може використовуватись на малих підприємствах. Простота конструкції. М’який режим сушіння, низька температура.

    Недоліки. Періодична дія. Внаслідок сушіння в нерухомому товстому шарі, сушарки цього типу мають низьку продуктивність і тривалість сушіння в них велика. Крім того сушіння в них нерівномірне із-за нерівномірності температур в камері., що виникає внаслідок часткового проходу повітря в вище розміщені зони найкоротшим шляхом (крізь зазори). Обслуговування потребує великих затрат ручної праці.

Тунельна сушарка

Призначення. Використовуються для сушіння великої кількості штучних матеріалів, наприклад керамічних виробів.

    Принцип дії. З’єднані між собою вагонетки поступово пересуваються на рейках вздовж дуже довгої камери прямокутного перерізу – (коридору). На вході і виході коридор має герметичні двері, які одночасно періодично відчиняються для завантаження і вивантаження матеріалу: вагонетка з висушеним матеріалом видаляється з камери, а з іншого боку в неї надходить нова вагонетка з вологим матеріалом. Переміщення вагонеток проводиться за допомогою троса і механічної лебідки. Сушильний агент рухається прямо током або протитоком до матеріалу, що висушується.

Переваги. Рівномірний режим сушіння. Безперервність дії.

    Недоліки. Низька продуктивність і тривалість сушіння. Довга і нерівномірна сушка. Обслуговування потребує великих затрат ручної праці.

Стрічкова сушарка

 

                                               

Призначення. Для висушування матеріалів.

    Принцип дії. В цих сушарках сушіння матеріалів проводиться безперервно при атмосферному тиску. В камері 1 сушарки шар матеріалу, що висушується рухається на нескінченній стрічці 2, натягнутій між ведучим 3 і відомим 4 барабанами. Вологий матеріал подається на один кінець стрічки, а підсушений видаляється з іншого боку. Сушка виконується гарячим повітрям або пічними газами, які рухаються протитоком або перехресним током по напрямку до руху матеріалу.

Переваги. При пересипанні матеріалу зі стрічки на стрічку збільшується поверхня його дотикання з сушильним агентом, що сприяє зростанню швидкості і рівномірності сушіння. Стрічкові сушарки можуть працювати по різним варіантам сушильного процесу.

    Недоліки. Стрічкові сушарки громіздкі складні в обслуговуванні головним чином із-за перекосів і розтягів стрічок. Їх питома продуктивність (на 1  стрічки) невелика, а питомі витрати тепла (на 1 кг випареної вологи) досить високі. Крім того, вони непридатні для сушіння пастоподібних матеріалів.

Петлева сушарка

 

Призначення. Сушіння пастоподібних матеріалів, а також тонких листових (наприклад паперу).

    Принцип дії. Безперервно діюча сушарка, що працює під атмосферним тиском. В сушарці для паст живильник 1 подає матеріал на нескінченну гнучку сітчату стрічку 2, яка проходить між вальцями 3, що обігріваються парою, що вдавлюють пасту всередину комірок стрічки.

    Стрічка з впресованим матералом потрапляє в сушильну камеру, де утворює петлі. Це досягається за допомогою шарнірно з’єднаних ланок стрічки і розташованих на ній через певні проміжки поперечних рейок, що спираються на ланцюговий конвеєр 4. За допомогою направляючого ролика 5 стрічка відводиться до автоматичного ударного пристрою 6, за допомогою якого висушений матеріал скидається зі стрічки і виводиться із сушарки розвантажувальним шнеком 7.

    Циркуляція повітря (або газів) виконується за допомогою осевих вентиляторів 8, частина яких (з одного боку камери) зображена на рис., причому гаряче повітря чи газ рухається поперек стрічки 2. Сушарка зазвичай працює по варіанту з проміжним підігрівом повітря і частковою рециркуляцією його по зонам.

Переваги. Сушіння проводиться в шарі невеликої товщини (рівній товщині ланок стрічки, що складають 5-20 мм) при двосторонньому омиванні стрічки гарячим повітрям і прогріві запресованого матеріалу металічним каркасом (сіткою), нагрітим вальцями 3. Це забезпечує велику швидкість сушіння.

    Недоліки. Складність конструкції. Значні експлуатаційні затрати.

 

 

                                          

 

 

Барабанна сушарка

 

 

Призначення. Для безперервного сушіння при атмосферному тиску кускових, зернистих і сипучих матеріалів (мінеральних солей, фосфоритів і ін.).

    Принцип дії. Сушарка має циліндричний барабан 1, встановлений з невеликим нахилом до горизонту (1/15 – 1/50), який спирається за допомогою бандажів 2 на ролики 3. Барабан приводиться в обертання електродвигуном через зубчату передачу 4 і редуктор. Число обертів барабану зазвичай не перевищує 5-8 ; його положення в осьовому напрямку фіксується упорними роликами 5. Матеріал подається в барабан живильником 6, попередньо підсушується, перемішується лопатнями 7 приймально-гвинтової насадки, а потім подається на внутрішню насадку, розташовану вздовж майже всієї довжини барабану. Насадка забезпечує рівномірний розподіл і хороше перемішування матеріалу по перерізу барабана, а також його тісний контакт при пересипанні з сушильним агентом – пічними газами. Гази і матеріал особливо часто рухаються прямо током, що допомагає запобігти перегріву матеріалу, так як в цьому випадку найбільш гарячі гази дотикаються до матеріалу, що має найбільшу вологість. Щоб запобігти підсиленого виносу пилу з газами останні просмоктуються крізь барабан вентилятором 8 з середньою швидкістю, що не перевищує 2-3 м/с. Перед викидом в атмосферу відпрацьовані гази очищують від пилу у циклоні 9. На кінцях барабану часто встановлюють ущільнюючі прилади (наприклад лабіринтні), що ускладнюють витоки сушильного агенту.

    Біля розвантажувального кінця барабану є підпірний пристрій у вигляді суцільного кільця або кільця, утвореного кільцеподібно розміщеними поворотними лопатками (у вигляді жалюзі). Призначення цього кільця – підтримувати певну ступінь заповнення барабану матеріалом; як правило, ступінь заповнення не перевищує 20%. Час перебування зазвичай регулюється часом обертання барабану і рідше – зміною кута його нахилу. Висушений матеріал видаляється з камери 10 крізь розвантажувальний пристрій 11, за допомогою якого герметизується камера 10 і попереджається потрапляння в неї повітря ззовні. Якби повітря потрапило в камеру, це призвело б до некорисному збільшенню продуктивності і енергії, що споживається вентилятором 8.

Переваги. Рівномірний безперервний режим сушіння.

    Недоліки. Складність конструкції та чистки.

 

                                

Сушарка з киплячим шаром

Призначення. В хімічній технології не лише для сушіння сильно сипучих зернистих матеріалів (наприклад мінеральних і органічних солей), але і матеріалів, що схильні до кумкання, наприклад для сульфату амонію, а також пастоподібних матеріалів, розчинів, розплавів. суспензій.

    Принцип дії. Матеріал, що висушується, подається з бункера 1 живильником 2 в шар матеріалу, «киплячого» на газорозподіляючій решітці 3 в камері 4 сушарки. Сушильний агент – гаряче повітря або пічні гази, розбавлені повітрям, який подається у змішувальну камеру 5 вентилятором 6, - проходить з заданою швидкістю крізь отвори решітки 3 і підтримує на ній матеріал в киплячому (псевдозрідженому) стані. Висушений матеріал висипається крізь штуцер 7 дещо вище гратки 3 і видаляється транспортером 8. Відпрацьовані гази очищуються від внесеного пилу в циклоні 9 і батарейному пиловловлювачі 10, після чого викидаються в атмосферу.

Переваги. Рівномірний та швидкий режим сушки. Матеріал з усіх боків контактує з сушильним агентом.

     Недоліки. Складність конструкції та очистки. Можливість забиття фільтрів пилом.