План

1. Сутність процесу сушіння і класифікація сушарок.

2. Загальна будова та призначення сушарок конвективної дії.

1. Сутність процесу сушіння і класифікація сушарок.

Вологу, яку не можна видалити з матеріалу механічним шляхом, видаляють сушінням, тобто шляхом її випаровування. У цьому процесі волога переходить із твердої фази в газову чи парову і для її випаровування до матеріалу необхідно безупинно підводити тепло.

Розрізняють три принципово різних способи передачі тепла: теплопровідністю, тобто переходом тепла в середину матеріалу (окремих об’єктів) від однієї молекули до іншої, що знаходиться з нею в контакті; конвекцією, тобто переносом тепла від однієї точки до іншої разом з масою речовини теплоносія (його вологовмістом); тепловим випромінюванням, тобто передачею тепла випромінюванням, радіацією. У реальних умовах має місце передача тепла комбінованим шляхом, але в залежності від типу сушарки переважає який-небудь один спосіб. Для сушіння різних матеріалів застосовується різне устаткування, тому класифікація сушарок досить багатозначна. Їх можна сформувати за певними підрозділами:

- за способами передачі тепла: на контактні (барабанні), конвективні, радіаційні і комбіновані;
- за видами теплоносія: на повітряні, газові і парові;
- за способом руху теплоносія і матеріалу: на прямотечійні, протитечійні і перехресні;
- за величиною тиску теплоносія в сушарці: на атмосферні, вакуумні і високого тиску;
- за режимом технологічного процесу: на сушарки безперервної і періодичної дії.

Сушарки застосовуються як у багатьох галузях народного господарства, так і в побуті.

Найбільш повна класифікація конструкції сушарок представлена у [1], згідно якої установки групують залежно від агрегатного стану матеріалу і характеристики його шару.

Рисунок 11.1 - Класифікація сушарок конвективної дії

До основної групи відносять установки для сушіння кускових і зернистих матеріалів у щільному шарі і розрихленому.

а) Сушіння у щільному (нерухомому) шарі проводять в обмеженому просторі: у тунельних (конвейєрних, у вагонетках, на стрічкових сушарках), камерних (у вигляді шаф, стаціонарних вагонетках) сушарках та інших;
б) сушіння у щільному (рухомому) шарі можливе у сушарках жалюзійних, шахтних з поворотними жалюзями;
в) сушіння розрихленого шару проводять у барабанних, шнекових, трубчастих турбінних, роторних, каскадних, карусельних сушарках, тарілчастих сушильних колонах, вібраційних, при незначних прискореннях матеріалу.

Другу групу для сушіння дисперсних і диспергованих матеріалів складають:

а) сушарки псевдорідкого (киплячого) шару – це однокамерні, з фонтануючим шаром, з віброаерорідким шаром, з віброаерофонтануючим шаром;
б) пневматичні сушарки. До даної групи відносяться пневмотруби, циклонні, аерофонтанні, комбіновані, комбіновані центробіжні, у складі яких передбачено пневмотрубу (одночасне механічне зневоднення в центрифузі і пневмосушарки).

Окрему групу складають установки для сушіння грудкоутворюючих і пастоподібних матеріалів.

Це сушарки киплячого шару. Конічні з фонтануючим, віброкиплячим і з віброаерофонтануючим шаром. Сушіння в таких сушарках відбувається на шарі сухого матеріалу або інертних включень – наприклад скляних кульок.

До цієї групи відносять вальцеві сушарки.

Для сушіння рідких матеріалів (суспензій, розчинів і ін.) використовують розпилюючі сушарки з механічними дисковими розпилювачами, з пневматичними форсунками, з зпіненим шаром (утворення піни за допомогою газу), а також у віброкиплячому, киплячому, фонтануючому, віброаерофонтанному шарі з використанням висушеного матеріалу або інертних наповнювачів.

2. Загальна будова та призначення сушарок конвективної дії.

З метою прискорення процесу сушіння і підвищення продуктивності праці процес сушіння повинен бути повністю механізований, при цьому якість висушеного матеріалу повинна бути високою. Найбільшого поширення в сільському господарстві набули сушарки конвективної дії. Класифікація таких сушарок представлена вище.

У господарствах з виробництва сільськогосподарської продукції використовують такі типи сушарок як, наприклад, лоткові (ЛС-2), платформові, шахтні, конвеєрні (УСК-8, СКУ-5), карусельні, бункери активного вентилювання та інші. Останніми роками в господарствах України найбільшого поширення знайшли барабанні сушарки, встановлені на комплексах КЗС (СЗСБ- 4, СЗСБ-8), та напільні (СТ-50).

У барабанних сушарках (рис. 11.2) сушіння проходить під дією сушильного агента у циліндричному барабані, що обертається, і час, протягом якого матеріал просушують, майже не контролюється. Час перебування насіння у сушильному барабані складає 15…20 хв., при цьому вологість матеріалу знижується на 3…5%, що вимагає повторювати процес його сушіння на даній сушарці 2…3 рази або встановлювати лінію з декількох машин. Це є одним із основних недоліків барабанних сушарок. Крім цього, у зв’язку з високою температурою сушильного агенту при сушіння виникає необхідність строго контролю за температурою нагріву матеріалу, що унеможливлює зневоднення насіннєвих матеріалів. Тому при налагодженні процесу сушіння температуру нагріву насіння контролюють періодично: після кожного регулювання і через 15…20 хв. при режимі, що встановився. У барабанних сушарках є і переваги, які дозволяють сушити засмічене, малосипке насіння будь-якої вологості. Але великий вміст соломистих домішок веде до підвищеної пожежної небезпеки при експлуатації даних сушарок.

Рисунок 11.2. Схема технологічного процесу сушарки СЗСБ-8

Сушарки напільного типу (рис. 11.3) мають переваги перед барабанними у тому, що температура нагріву матеріалу на вході в сушарку через деякий час стає рівною температурі теплоносія, в результаті чого виключається можливість перегріву, а значить є можливість проводити сушіння будь-яких матеріалів, в тому числі насіннєвих, так як вини зберігаються посівні якості. Таким чином, умови роботи сушарки дозволяють контролювати температуру нагріву матеріалу. Але напільні сушарки мають і недоліки, які полягають у низькому рівні механізації завантаження і вивантаження насіння, а також нерівномірність сушіння за висотою і площею сушильної камери.

Рисунок 11.3. Схема сушіння матеріалу на напільній сушарці

Інші типи сушарок, що випускаються промисловістю, а також експериментальні установки не знайшли широкого застосування. Всі ці сушарки мають недоліки. Максимально механізовані сушарками є карусельні протитечійні: СКМ-1, СКТ-8, СКУ-15, СЗМТ-8, СКС-100.

Ці сушарки працюють за принципом протитечії, при якому вологий матеріал рухається назустріч сушильному агенту (рис. 11.4). При досягненні у нижньому шарі заданої вологості матеріал відводиться вивантажувальним пристроєм, чим виключається пересушування матеріалу. При цьому вологий матеріал автоматично подається зверху. Матеріал перебуває в зоні підвищеної температури мінімально необхідний час, а агент сушіння пронизує вище розміщений верхній шар матеріалу і реалізовує свій потенціал вологопоглинання. Ця технологія є перспективною і енергоощадною, дозволяє економити час виконання технологічної операції та паливно-мастильні матеріали.

Рисунок 11.4 - Схема технологічного процесу карусельної протитечійної сушарки

Найбільш раціональним видається варіант сушарки СКС-100. Переваги даної сушарки порівняно з іншими:

- зберігає якість матеріалу;
- при повному завантаженні витрачає палива в 2-2,5 рази менше порівняно з аналогами;
- невелика маса не потребує фундаменту;
- невеликі габаритні розміри забезпечують безпеку і зручність при монтажі і експлуатації;
- мала трудомісткість збирання і встановлення.

Для підвищення ефективності використання сушарок потрібно знати:

- вплив температури теплоносія на насіннєвий матеріал;
- вплив швидкості подачі теплоносія у підкамерний простір;
- вплив протитечії на процес сушіння;
- вплив вологості і висоти вороху насіння трав на опір проходження повітряного потоку;
- вплив поперемінної подачі агента сушіння і холодного повітря на якість сушіння.

Стаціонарна шахтна зерносушарка складається з однієї або двох прямокутних вертикальних камер - шахт, які заповнюють зерном по всій висоті. Верхня частина шахти - сушильна камера, що складається з однієї або кількох зон сушіння, нижня - камера охолодження. Над шахтами змонтовано бункери, в яких міститься запас зерна.

Для підведення свіжого і відведення відпрацьованого агента сушіння по всій висоті шахти встановлюють металеві короби, призначення яких - рівномірно розподілити агент сушіння по всій зерновій масі. Кожний короб у поперечному розрізі - це відкритий знизу п'ятикутник завширшки 100 мм, зроблений з листової сталі завтовшки 1,5 - 2 мм. Один кінець короба закритий денцем (стінкою), а другий - відкритий. Короби міцно закріплені в стінках шахти рядами, причому в парних рядах кінці коробів із стінками розташовані у бік розподільної камери сушильного агента, а відкритою частиною - в бік виходу відпрацьованого агента. У непарних рядах кінці коробів із стінками встановлено інакше - вони відкриті у бік розподільної камери.

Для того, щоб зерно перемішувалося краще, короби розміщують у шаховій послідовності. Кількість підвідних і відвідних коробів, як правило, однакова. Відстань між коробами для проходження зерна в найвужчому місці не перевищує 90 - 100 мм. Кількість коробів у шахті визначають з урахуванням того, щоб швидкість відпрацьованого агента при виході з відвідних коробів становила в середньому 6 м/с.

Чим вища продуктивність сушарки, тим більшою за висотою і об'ємом має бути шахта. Так, при продуктивності сушарки 2 т/год кількість коробів по вертикалі досягає 55.

Пристрої (механізми), якими регулюється випуск зерна, встановлені під шахтами і називаються випускними, або розвантажувальними. В шахтних зерносушарках застосовують випускні комбіновані пристрої, а також безперервної і періодичної дії.

Зерносушарки ДСП (двоступінчасті) випускають продуктивністю 12, 16, 20, 24, 32 і 50 т/год. На хлібоприймальних пунктах найбільш поширена зерносушарка марки ДСП-32-ОТ.

Пересувна зерносушарка К4-УС2-А (рис. 11.5) з плановою продуктивністю 10 т/год при 6 %-му видаленні вологи складається із сушильних шахт, транспортного обладнання і топки, які змонтовані на шасі автомобільного причепу МАЗ-8925.

Рисунок 11.5 - Зерносушарка К4-УС2А:
1 - блок подачі зерна; 2 - шахта сушарки;
3, 4 - вентилятори подачі теплоносія в шахту;
5 - вентилятор охолодження зерна; 6 - вивантажувальний конвеєр

Сушильна частина зерносушарки має дві шахти з повітророзподільним пристроєм, два Г-подібних конвеєри, два випускних механізми, три шнеки, бункер для сирого зерна та вентилятори із заслінками, зону охолодження.

У кожній шахті є по 6 рядів коробів, які розміщені у двох сушильних та в одній охолоджувальній зонах (по два ряди в кожній зоні). Між шахтами встановлено горизонтальні перегородки, що утворюють три нагнітально-розподільні камери, в які подається агент сушіння від вентиляторів сушильних зон та холодне повітря від вентиляторів зони охолодження.

Агент сушіння й холодне повітря з нагнітально-розподільних камер через вікна на внутрішніх стінках шахт подається в підвідні дрібножалюзні короби і далі, проходячи крізь шар зерна, надходить у суміжні відвідні дрібножалюзні короби та через вікна на зовнішніх стінках шахт відводиться в атмосферу.

Для регулювання температури нагрівання зерна в шахтах насадка випускного механізму зроблена від кожних двох випускних отворів шахт. Сушити зерно можна паралельно, послідовно і методом рециркуляції (при сушінні з високою вологістю).