Сушка и её аппаратное обеспечение презентация

заключающийся в удалении влаги с использованием тепловых и диффузионных явлений .
В нем влага материала передается сушильному агенту и вместе с ним удаляется из рабочей зоны сушилки.
Этим она отличается от других способов ее удаления – механического (отжим в прессах или центрифугах) и физико-химического, основанного на применении водоотнимающих средств.

и хрупкие гели и капиллярно-пористые тела). К эластичным гелям относятся: желатин, агар-агар, прессованное мучное тесто. Эти тела в высушенном состоянии сжимаются, сохраняя эластичность. К хрупким гелям относят: древесный уголь, керамические материалы. Эти тела становятся хрупкими после высушивания. К коллоидным капиллярным телам относят: торф, древесину, кожу, зерно, хлеб и др. Стенки их капилляров эластичны. После высушивания они дают усадку и становятся хрупкими.
жидкости: растворы кристаллоидов и коллоидные растворы.

быть удалена прокаливанием или химическими методами. Сушка для ее удаления не пригодна.
В других случаях связи :физико-химически (адсорбцией, осмотически, структурно);
механически (находится в капиллярах или на смоченной поверхности), влага может быть удалена сушкой.
Адсорбционно связанная влага удерживается на развитой поверхности коллоидных структур за счет молекулярного силового поля. Она называется связанной водой и не участвует в растворении кристаллических веществ.
Осмотически удерживаемая влага задерживается в полостях высокомолекулярных частиц гелей. Высокомолекулярная оболочка частиц обладает свойствами полупроницаемых перегородок, удерживающих внутриклеточную влагу.

процентах (частях) от массы влажного (W) или сухого (ξ) материала:


Если над влажным материалом находится влажный воздух, то со временем установится равновесие и обмен влагой между ними прекратится. Влажность материала в этом состоянии называется равновесной (Wр). Она является функцией парциального давления водяного пара в окружающей среде и заданной температуры.
Совокупность значений равновесной влажности при различных парциальных давлениях пара в воздухе или относительной его влажности называют изотермой сорбции влаги. Для большинства материалов равновесная влажность не зависит от температуры.
При помощи воздуха с определенной влажностью невозможно удалить из материала всю влагу. Удаляемая влага (Wуд) определяется выражением Wуд= W–Wр, характеризующим обобщенную силу процесса сушки.

которой она удаляется сушильным агентом- это диффузионный процесс;
его движущей силой является разность концентраций влаги на единице длины
Влага, находящаяся в порах материала, и осмотическая влага мигрируют к поверхности в жидком виде, а адсорбционно связанная – в виде пара.
Диффузия влаги в материале осложняется тепловым воздействием.
В сумме этот осложненный процесс называется термовлагопроводностью.
Под влиянием теплоты влага перемещается в направлении теплового потока. Это перемещение называется термодиффузией. Оно вызывается уменьшением поверхностного натяжения с повышением температуры и влиянием «защемленного» воздуха, т.е. воздушных пузырьков в жидкости пор.

высушиваемым материалом в сушильной камере.
Процесс сушки разбивается на три этапа:
1) перемещение влаги из глубины тела к поверхности (процесс влагопроводности);
2) парообразование на поверхности материала (процесс влагоотдачи);
3) перемещение пара в окружающем воздухе.

возрастает от нуля до некоторой постоянной величины.
В этот период удаляется влага, механически связанная с материалом (поверхностная и капиллярная).
Процесс продолжается. В этот период температура материала, покрытого влагой, равна температуре мокрого термометра. Во втором периоде скорость сушки (потери влаги материала) уменьшается. В этот период удаляется влага, более прочно связанная с материалом, в частности адсорбированная.

пара или давления в пограничном слое материала и парциального давления пара в окружающей среде (Рн–Рв). В этот период скорость диффузии не влияет на скорость сушки.
Во второй период сушки давление паров вблизи поверхности материала ниже равновесного, и определяющее влияние на скорость сушки оказывает диффузия влаги в нем. Движущей силой процесса в этот период можно считать разность фактического и равновесного влагосодержаний высушиваемого материала (W-Wр).

использованием одного или нескольких процессов, определяющих всю специфику сушки.
Наиболее распространены следующие способы сушки:
Естественная - применяется в благоприятных климатических условиях и предусматривает раскладывание высушиваемых продуктов на специальных щитах или сетках на открытом воздухе.
конвективная - использует вынужденное движение подогретого воздуха относительно слоя высушиваемого продукта. Скорость вынужденной конвекции 1...5 м/с ;

площадь поверхности распыленного продукта обеспечивает большие суммарные тепловые потоки к нему и, как следствие, малое время сушки (1...10 с). В распылительных сушилках могут преобладать один из двух видов теплопередачи – конвекция или радиация, хотя в общем случае они оба имеют место.
Распылительная сушка применяется для получения порошковых продуктов из молока, яиц, соков, гидролизованного крахмала, свекловичного сока, морской воды и др. Ряд продуктов, таких как поваренная или морская соль, не требует сохранения ароматов при сушке, поэтому для них могут быть созданы весьма простые и эффективные сушилки. Для продуктов типа сухого молока, яиц, свекловичного сахара от сушилок требуется гарантия отсутствия подгорания продуктов. Это несколько усложняет их конструкцию. И, наконец, при получении сухих фруктовых и овощных соков необходимо сохранение их ароматов. Сушилки, реализующие эти процессы, необходимо создавать с уменьшенной температурой испарения жидкости. Это часто влечет за собой необходимость создания вакуума в сушильной камере, что еще больше усложняет оборудование.

Сушилка имеет вид башни больших размеров (диаметр 2…5 м, высота 3…5 м).
Скорость движения сушильного агента в башне 0,2…0,4 м/с. Высушиваемый материал распыляется в верхней части башни. Распыление должно быть достаточно мелким (диаметры капель 10…100 мкм), что обеспечивает большую поверхность контакта продукта с сушильным агентом. В результате массовая скорсть сушки оказывается большой. Высушенный материал падает на дно камеры и скребками сдвигается к отводящему шнеку; частицы материала, уносимые сушильным агентом, задерживаются матерчатыми фильтрами. Массовая напряженность сушилок находится в пределах 2,0…2,5 кг/(ч·м2).

«намазывании» тонкого слоя высушиваемого продукта на поверхность цилиндрических подогретых вальцов. Этот слой высыхает за 40...60 с, после чего его тонкие сухие хлопья соскабливаются ножом.
сушка вспененного продукта - производится в конвективном потоке воздуха на перфорированных металлических листах. Вспениванию способствует добавление вспенивающих присадок в миксере в атмосфере инертного газа.
Вакуумная осуществляется при пониженном давлении, что позволяет существенно снизить температуру высушиваемого материала.
Сублимационная сушка – когда замороженная воды, т.е. в твердом состоянии переходит в парообразное, минуя жидкое. Если при давлении менее 0,61 кПа лед нагревать в области отрицательных температур вода из состояния льда будет переходить в пар, минуя жидкое состояние.

во вскипании воды во всем ее объеме в результате резкого понижения давления в окружающей среде. При этом вода, содержащаяся в высушиваемом материале и подогретая до температуры, близкой к кипению, при понижении внешнего давления оказывается перегретой и вскипает. В результате внутренняя структура материала разрушается и становится как бы вспененной (воздушной). Такой материал легко высушивается. Эксплозия возможна как при переходе от повышенного давления к атмосферному (при этом начальная температура материала превышает 100 оС), так и при переходе от атмосферного давления к вакууму. Во втором случае процесс происходит при более низких температурах.
сушка в кипящем слое сыпучего продукта и аэрофонтанная (пневматическая) осуществляются при продувании воздуха сквозь слой сыпучего материала снизу вверх. В аэрофонтанных сушилках воздух подводится не по всей площади поперечного сечения сушилки, а по ее части. Кроме того, в них увеличивается скорость воздуха до 12…14 м/с , а в сушилках с кипящим слоем его скорость составляет 1…5 м/с. В результате картина течения воздуха через высушиваемый слой материала изменяется.

В пространстве между входами в центральные патрубки (3) и (5) образуется устойчивый вращающийся тор из твердых высушиваемых частиц. Он подпитывается свежими влажными частицами, поступающими из патрубка (2). За счет относительного движения частиц в слое и их адгезии частицы слипаются и образуют гранулы. Гранулы вращаются вместе с остальными частицами и после достижения критической массы выпадают в накопительный стакан (4).
Данная сушилка обычно работает как высокопроизводительный гранулятор сыпучих продуктов, в частности минеральных удобрений.

обычно тонкие изделия (печенье, слои краски на поверхностях), в которые излучение проникает почти до середины их толщины, а в сушилках СВЧ нагрева – более «толстые» изделия, а также зерно. При таком нагревании процессы диффузии и термодиффузии влаги в процессе сушки материалов направлены в одну сторону, что в десятки раз ускоряет сушку.
При инфракрасном обогреве поверхности влага интенсивно испаряется на ней и за счет термодиффузионного эффекта препятствует диффузии к поверхности влаги из глубинных слоев материала. В связи с этим такой обогрев ведут с перерывами: 2...4 с нагрева и 20...80 с выдержки. В период выдержки (отлежки) происходит движение влаги из материала к поверхности. Общая продолжительность сушки при этом не увеличивается. Для ряда продуктов применяют комбинированный нагрев – радиационный и конвективный, что улучшает их качество.
Инфракрасная сушка и сушка в поле токов высокой частоты отличаются только соответствующим способом подвода теплоты. Организация сушильного процесса в целом может быть любой из указанных выше.

Шутка

токов высокой частоты осуществляется между двумя пластинами, к которым подводится ток высокой частоты. При этом молекулы высушиваемого материала колеблются, и материал нагревается по всей его толщине, но не равномерно, т.к. его температура уменьшается от центра к периферии. В результате складываются условия, когда градиенты температур и концентрации влаги в материале совпадают, что весьма существенно сокращает время сушки (например, для древесины в 10 раз). Энергозатраты такой сушки велики: 2...5 кВтч на 1 кг испаряемой влаги, что в 3...4 раза выше энергозатрат конвективной сушки.