Základy - portál pre priemyselné sušiace systémy
Tepelné sušenie - mechanické odvlhčovanie
Tepelným sušením sa vlhkosť, ktorá sa má odstrániť, odparí alebo odparí. Tento proces je energeticky náročnejší ako mechanické odvlhčovanie. Preto by sa pevná látka mala podľa možnosti odvlhčovať na odstredivkách, sacích filtroch atď.
Tri dôležité čiastkové procesy
Proces tepelného sušenia pozostáva z troch základných čiastkových procesov: prenosu tepla z prostredia na vlhký materiál, fázovej zmeny rozpúšťadla a odstránenia pár rozpúšťadla.
Tri spôsoby použitia tepla
V závislosti od typu dodávky tepla sa rozlišuje medzi konvekčným sušením pomocou prúdu horúcich plynov, kontaktným sušením pomocou horúcich povrchov a sálaním, pri ktorom sa energia dodáva prostredníctvom elektromagnetických vĺn. Na mnohých procesoch sušenia sa podieľa niekoľko druhov prenosu tepla - celkový tepelný tok sa potom počíta zo súčtu čiastkových tepelných tokov.
Para sa odstraňuje difúziou do okolitého vzduchu (alebo inertného plynu) alebo prúdom pary, ako je to napríklad pri vákuovom sušení.
Vonku aj zvnútra
Fyzikálne procesy, ktoré určujú proces sušenia, sú spojené procesy prepravy tepla a materiálu. Rozlišuje sa medzi vnútornými transportnými procesmi a vonkajšími okrajovými podmienkami procesu sušenia.
Proces určujúci interné procesy sú:
Proces určujúci vonkajšie okrajové podmienky sú:
- the Prenos tepla na materiál, ktorý sa má sušiť: môže to byť konvekčné, kontaktom alebo žiarením,
- the Hromadný presun do prostredia: prebieha difúziou v inertnom plyne alebo prietokom v dôsledku tlakových rozdielov.
Analogia prenosu tepla a hmoty platí pre čisto konvektívne sušenie (Nusseltovo číslo = Sherwoodovo číslo). To umožňuje vypočítať koeficient prenosu hmoty beta zo známeho koeficientu prestupu tepla alfa.
Pre príklad sušenia hromady trosiek som do dokumentácie svojej dizertačnej práce vložil výpočtový program. Ak vám práca s programom trvá niekoľko hodín, môžete vypočítať rozloženie vlhkosti a teploty interiéru pre konvekčné sušenie. Program je veľmi vhodný na skúmanie vplyvu rôznych veľkostí a pórovitostí zŕn, ako aj rôznych vonkajších okrajových podmienok na proces sušenia.
Pozor horúce!
Tepelné sušenie vždy vedie k tepelnému namáhaniu tuhej látky. Okrem zachovania kvality produktu je dôležité zaistiť bezpečnosť procesu!
Z ekonomických dôvodov by malo sušenie prebiehať pri maximálnej prípustnej teplote sušenia, pretože potom sú systémové a prevádzkové náklady najnižšie.
Aké suché?
Najnižšia zvyšková vlhkosť, ktorú je možné dosiahnuť počas procesu sušenia, je určená sorpčnou rovnováhou medzi pevnou látkou a jej okolím. Sušenie na veľmi nízky obsah zvyškovej vlhkosti (tiež dezodoračné, bez zápachu) je veľmi nákladné, pretože sa zvyčajne vyžaduje veľké množstvo plynu a dlhá doba zdržania.
Zásada: podľa potreby suchá, nie podľa možnosti suchá.
Ako dlho?
Čas zotrvania potrebný na sušenie je opísaný kinetikou sušenia charakteristickou pre produkt.
V Krátkodobé sušenie výrobok zaschne do niekoľkých sekúnd. Vodný roztok môže byť napríklad v striekacej veži vysušený na prášok s veľkosťou častíc 0,1 mm do 10 sekúnd.
Sušenie pri priemerné doby pobytu pre pevné látky je potrebných niekoľko minút, napríklad ak musí kvapalina dosiahnuť povrch častice v dôsledku difúzie pár z vnútra častice.
The Dlhodobé sušenie Niekoľko hodín je potrebných napríklad na pevnú difúziu vlhkosti z plastového granulátu s priemerom 3 mm.
Požadovaný čas sušenia je dôležitým kritériom pre výber vhodného systému sušenia.