|
|
Загальна характеристика сушіння та процесів, що при цьому відбуваються.
Тепловий процес, в якому відбувається звільнення матеріалу від вологи, що міститься в ньому шляхом випаровування, називають сушінням. При сушінні матеріалу (або будь-яких виробів) протікають три основних процеси: - випаровування вологи з поверхні, супроводжуване поглинанням теплоти; - переміщення пари, що утворюється на поверхні, в навколишнє середовище; - переміщення вологи всередині матеріалу від центральних шарів до поверхні випаровування. Інтенсивність процесу випаровування вологи з поверхні залежить від різниці парціальних тисків пари на поверхні і навколишнього середовища: чим більше різниця, тим інтенсивніше випаровування. Завдяки випаровуванню вологи з поверхні концентрація вологи на ній зменшується. При цьому створюється різниця концентрацій вологи на поверхні і в центральних шарах матеріалу, що обумовлює безперервний рух вологи від центру до поверхні випаровування. Інтенсивність сушіння залежить від величини теплового потоку. Теплота до нагріваємого матеріалу може передаватися трьома способами: конвекцією, випромінюванням і теплопровідністю. Відповідно за способом передачі теплоти сушку підрозділяють на три види. Конвективна сушка - теплота від сушильного агента передається за рахунок конвекції (за допомогою гарячого повітря, продуктів горіння палива і т. д.) до поверхні, що нагрівається матеріалу. Радіаційна сушка - теплота до поверхні матеріалу передається за рахунок випромінювання від нагрітих поверхонь. Контактна сушка - теплота передається за рахунок зіткнення поверхні матеріалу з нагрітою поверхнею. Існує комбінований радіаційно-конвективний вид сушки. Застосовують і електричні способи сушіння: ТВЧ і контактну електросушку. Сутність сушки діелектриків ТВЧ полягає в тому, що матеріал нагрівається при коливаннях ТВЧ. При контактній електросушці по виробу пропускається електрострум. Завдяки опору, який чиниться виробом при проходженні електроструму, в ньому виділяється теплота. Волога всередині матеріалу переміщається тільки за наявності різниці вологостей або температур. Відповідно, волога переміщається за рахунок вологопровідності і термовологопроводності. Вологопровідністю називають процес переміщення вологи за рахунок різниці вологостей (концентрацій) усередині матеріалу. Термовологопровідністю називають процес переміщення вологи за рахунок різниці температур усередині матеріалу. За рахунок вологопровідності волога по порах матеріалу перемішається від місць з більшою вологістю до місць з меншою вологістю або до кордону випаровування. На кордоні випаровування вологість зменшується, пари переходять до сушильного агенту або в навколишнє середовище. При нагріванні матеріалу в ньому виникає різниця температур, в результаті чого з'являється різниця тисків в його капілярах. У цьому випадку переміщення вологи направлено від місць, більш нагрітих, до місць, менш нагрітих. Коли матеріал нагрівається з поверхні, волога за рахунок вологопровідності переміщається до його поверхні, при цьому термовологопровідність перешкоджає переміщенню вологи. Навпаки, при електросушці температура центру завжди вище температури поверхні, на якій теплота витрачається на випаровування в навколишнє середовище. При цьому термовологопровідність сприяє переміщенню вологи до поверхні і збільшує швидкість сушіння.
Конструкції сушил
B ливарному виробництві застосовують сушила різноманітних конструкцій. Переважна більшість з них опалюються газом і мають примусовий характер руху сушильного агента і конвективний характер сушки. У газових сушилах сушильним агентом є суміш нагрітих продуктів горіння газу і повітря. Процес сушіння інтенсифікують багаторазовою циркуляцією сушильного агента в сушилі. Сушила можна поділити на дві групи: періодичної і безперервної дії. Сушила періодичної дії застосовують в одиничному виробництві. Їх тепловий режим аналогічний тепловому режиму печей періодичної дії. На рис. 25 показано камерне газове сушило періодичної дії для індукторів канальних печей.
Рисунок 25 – камерне газове сушило для індукторів
Сушило забезпечено знімним ковпаком 5, стінки якого мають шар теплоізоляції. Газ підводиться до інжекційного змішувача 1, в якому він змішується з повітрям. Газоповітряна суміш подається в колектор 2 з отворами, спрямованими вгору. Виходячи з колектора, газоповітряна суміш загоряється. Нагріті продукти горіння надходять в cyшільну камеру 4 через розподільну стінку З з отворами і виходять через отвори 6. Рідкий метал розливають в розливні ковші різних ємностей і конструкцій. Перед вживанням ковші повинні бути висушені. Ha рис. 26 показана установка для сушіння ковшів малої місткості. Ковші 1 після футерування за допомогою тельфера встановлюють навпроти інжекційного пальника 4. Пальник закріплюють на стенді 3 і розпалюють за допомогою газового запальника 2, до якого газ підводиться гнучким шлангом 10. Подача газу до пальника регулюється краном 5. Продукти горіння газу відсмоктуються витяжним коробом 8. Манометр 9 служить для вимірювання тиску газу. При непрацюючій установці крани 5 і 7 закриті, а кран 6 на продувному газопроводі на свічку відкритий. Газ, що просочився через нещільності крана 7, викидається в атмосферу через продувочний газопровід. Футеровку ковша сушать і прожарюють до 900-1000 С.
Рисунок 26- Установка для сушки ковшів
Сушила безперервної дії поділяють залежно від способу переміщення матеріалу на барабанні, конвеєрні і т. д. Широко поширені в ливарному виробництві конвеєрні сушила для сушки стержнів. Сипучі матеріали (пісок і глину) сушать у барабанних сушилах, а також в сушилах з сушкою в киплячому шарі. Горизонтальні конвеєрні сушила мають горизонтально розташовану робочу камеру. Вироби в ньому переміщуються конвеєром з підвісними вантажними етажерками і сушаться нагрітими продуктами горіння палива. Продукти горіння рівномірно подають і відводять по довжині сушила, що забезпечує необхідний режим сушки. Іноді конвеєр всередині сушила здійснює 2-4 обороту.
Рисунок 27 – Одноходове конвеєрне сушило для підсушки стержнів
На рис. 27 показано одноходове конвеєрне горизонтальне газове сушило для підсушування стержнів після фарбування. Температура в сушилі 200-250 °С. Вироби переміщуються через сушило по конвеєру з електромеханічним приводом 1 і механізмом натягу 10. Сушильна камера 3 являє собою горизонтальний коридор, зібраний з металевих панелей, який заповнений шлаковою ватою. Газ спалюють у виносній топці 5 за допомогою інжекційного пальники 4. Рециркуляцію газів в сушилі здійснюють водоохолоджуваним вентилятором 6, розташованим разом з топкою на майданчику 7. Циркулюючі гази рухаються по системі коробів 8. Надлишок газів викидається в атмосферу через патрубки 2 і 9. Гарячі гази, багаторазово омиваючи вироби, передають їм свою теплоту конвекцією. Конвеєр сушила завантажують із боку приводу 1. Газове сушило для сушіння піску в киплячому шарі показано на рис. 28. Газ за допомогою двопровідного пальника 9 спалюють в топці 8. Для зниження температури продуктів горіння газу в топку через сопла вдувають повітря. Суміш продуктів горіння і повітря подають під жаротривку подину 4 з рівномірно розподіленими соплами для проходу газів в сушильну камеру 5; сирий пісок в сушильну камеру 5 по трубопроводу 7 назустріч піднімається гарячого газовому потоку. Так як газовий потік рухається з великою швидкістю, то пісок не падає на подину 4, а знаходиться в підвішеному стані в камepі 5. Таким чином, створюється киплячий шар.
Рисунок 28 – газове сушило для підігріву піску
Процес теплообміну між газовим потоком і зваженими в ньому піщинами протікає дуже інтенсивно. Тривалість сушіння піску в киплячому шарі набагато менше тривалості сушіння в звичайних сушилах. Пісок в сушильну камеру подають безперервно. Сухий пісок з сушильної камери видаляють через отвір 3 по трубопроводу 2. Гази, що йдуть з сушильної камери, по трубопроводу 6 спрямовуються на очищення від пилу. Пісок, який провалився в топкy через отвори сопел подини, видаляють через люк 1. Газ до пальника подають по газопроводу 12. Установку забезпечують повітрям від вентилятора 11. Співвідношення газу і повітря, що надходять в пальник, підтримують постійним за допомогою регулятора співвідношення 10. Контрольні запитання: 1. Що називають сушінням? 2. Які процеси протікають при сушінні матеріалу? 3. Від чого залежить інтенсивність сушіння?* 4. Що називають конвективною сушкою? 5. Що називають радіаційною та контактною сушкою? 6. Які групи сушил ви знаєте? 7. Принцип роботи зазового сушила для сушки піску?**
Література: 1, с. 170-181. ЛІТЕРАТУРА
1. Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Печи и сушила литейного производства. М.: Машиностроение, 1984, 232 с. 2. Телегин А.С., Лебедев Н.С. Конструкции и расчеты нагревательных устройств. М.: Машиностроение, 1975, 360 с. 3. Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Оборудование термических цехов и лабораторий испытания металлов. М.: Машиностроение, 1988, 336 с.
|
|
