Проектирование сушильного барабана

Введение

Сушка представляет собой тепловую обработку материалов с целью удаления из них влаги путем испарения (на испарение 1кг воды затрачивается 2500 кДж). Испарение влаги из материала может происходить при условии, когда окружающая среда не насыщена влагой и способна воспринять водяные пары от поверхности материала. Следовательно, при сушке, необходимо, чтобы концентрация (парциальное давление) водяного пара непосредственно у поверхности влажного материала (р_пов ) была больше, чем концентрация водяных паров в окружающей газовой среде (р_газ ). Если р_пов < р_газ , то будет увлажнение материала, сопровождающееся конденсацией влаги из окружающей среды на его поверхности.

Интенсивность сушки будет тем выше, чем больше разность парциальных давлений пара на поверхности материала и окружающей среды и больше приток тепла к поверхности материала. При проектировании сушильных установок всегда ставится задача повышения интенсивности процесса сушки за счет совершенствования конструкции сушила и применения новых методов и режимов сушки.

По технологическим требованиям производства сушила должны обеспечить заданную производительность, возможную гибкость регулирования процесса и соблюдения оптимального режима сушки, чтобы получить наилучшее качество сушимого материала при наименьших затратах. При этом большое значение имеет равномерность сушки материалов или изделий по всему объему рабочего пространства сушил.

При выборе конструкций сушильных устройств необходимо учитывать экономичность их работы по таким показателям, как удельный расход тепла на 1кг испаренной влаги, удельный расход электроэнергии, стоимость установки и расход материала на 1т сушимого материала.

В современных условиях идет полная автоматизация производства и

полная механизация сушил, а также совмещение их с другими агрегатами, в частности с печами для обжига или с размольными установками. Последнее

сокращает цикл производства, исключает часть транспортных устройств и

оборудования и создает наиболее благоприятные условия для осуществления

автоматизации производства.

Применяемые в промышленности сушила можно классифицировать по ряду конструктивных, технологических и других признаков. По виду обрабатываемого материала они разделяются на сушила для сушки изделий и сушки сыпучих и кусковых материалов. По конструкции сушильного пространства - туннельные, шахтные, барабанные, камерные. По способу подачи и перемещения материала - распылительные, конвейерные, пневматические, размольно-сушильные. По схеме движения материала и сушильного агента - противоточные, прямоточные, с рециркуляцией и другие.

Анализ существующих сушильных установок для сыпучих материалов

Для сушки мелкосыпучих, сыпучих материалов порошков применяются различные конструкции сушил непрерывного действия, например, барабанные, пневматические распылительные.

Барабанные сушилки имеют широкое распространение в промышленности строительных материалов для сушки глины, песка, известняка, мела, угля, шлаков и др. Эти сушилки высокопроизводительны, просты по конструкции и надежны в работе. Барабан сушила имеет длину 4-30 м и диаметр 0,1-3,2 м, установлен под углом 4-6^о к горизонту и вращается со скоростью 0,5-8 об/мин. Движение материалов и топочных газов внутри суша может быть прямоточным и противоточным (рис. 1). Последнее обусловливается рядом факторов. Если требуется глубокое высушивание материла или когда материал не выдерживает высокой температуры в первый период сушки может быть нагрет до более высокой температуры в конце сушки, схема движения может быть противоточной. Противоток применяется при сушке песка, известняка и др. Однако в большинстве случаев находит применение прямоточная схема движения. Прямоток обеспечивает меньшее пыление и унос; влажные и пластичные материалы легче отдают начальную влагу и быстро приобретают необходимую сыпучесть.

Рис. 1. Схема изменения температур материала и сушильного агента в барабанной сушильной установке. а — при прямотоке; б — при противотоке

Рис. 2. Насадки для сушильных барабанов. а - ячейковая; б - промежуточного типа;

в -подъёмно- лопастная

Металлический корпус барабана для повышения экономичности сушки снабжают внутренними насадками. На рис.2 показаны типы применяемых насадок. Ячейковая насадка применяется для сушки материала, способного к пылеобразованию. Принцип работы: перед насадкой устанавливают лопасти, которые распределяют материал по ячейкам. Далее материал при вращении барабана движется и пересыпается только в своей ячейке и проходит весь барабан , не попадая в другие ячейки. При таком движении, например глины, высота её падения в ячейке меньше чем в барабане без ячеек, поэтому количество образуемой пыли значительно уменьшается. Промежуточного типа целесообразно использовать при сушке материала типа песка, более крупного по сравнению с глиной. Здесь материал уже движется по своему сектору , занимающему по площади ¼ барабана. В секторе материал задерживается на лопатках, поднимается при повороте барабана, падает вниз сектора. Такое движение позволяет сушильному агенту омывать всю поверхность частиц материала. Подъёмно- лопастная рассчитана для кускового материала. Лопатки насадок поднимают материал при вращении и постепенно сбрасывают его вниз.

При сушке материалов в барабане ос