Зерносушилки
В современной промышленности существует более двух сотен вариантов сушащих установок, однако, не все они имеют широкое распространение. Это связано, прежде всего, с экономической неэффективностью или высокими производственными затратами. Шахтные зерносушилки представляют собой один из видов наиболее ценных сушильных устройств, обеспечивающих сохранение сырья в процессе его обработки и при этом, не требующие огромных площадей и денежных затрат.
Сушка - процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления сопровождается удалением ее связи со «скелетом» продукта, на что затрачивается энергия. По величине энергии таких связей различают: химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100...120? С); физико-химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами) и физико-механически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением).
Характер и энергия связи влаги с продуктом определяют общее ее количество, которое способно удерживать то или иное вещество при равновесии его с окружающей средой. Величина равновесного влагосодержания тем выше, чем больше влаги содержится в окружающем воздухе и чем ниже его температура.
Существующие принципы обезвоживания обеспечивают удаление влаги без изменения агрегатного состояния (прессование, центрифугирование, сепарирование, фильтрация и др.), а также комбинированным способом (вакуум-сублимационная сушка, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, ИК- и ВЧ-нагрев и др.), которые могут рассматриваться как системы со сложными внутренними физико-химическими связями.
По способу подвода теплоты к продукту различают: конвективную сушку (непосредственное соприкосновение продукта с сушильным агентом), кондуктивную сушку (передача теплоты от теплоносителя к продукту через разделяющую перегородку), вакуум-сублимационную сушку (испарение замороженного продукта при глубоком вакууме), диэлектрическую сушку (нагревание сырья в электромагнитном поле) и др.
Процесс сушки осуществляется с помощью сушильных установок, отличающихся разнообразием конструкций. Они подразделяются:
- по способу организации процесса (периодические или непрерывного действия);
- по состоянию слоя (плотный, неподвижный, пересыщающийся, кипящий и др.);
- по виду используемого теплоносителя (воздух, газ, пар, топочные газы и др.);
- по способу передачи теплоты (конвективные, кондуктивные, радиационные, диэлектрические и др.);
- по давлению воздуха в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, сублимационные и др.).
В конвективных сушильных установках (сушильный агент выполняет функции теплоносителя и влагопоглотителя) градиент температуры направлен в сторону, противоположную градиенту влагосодержания, что замедляет удаление влаги из продукта.
Кондуктивный способ обезвоживания основан на передаче теплоты продукту при соприкосновении с горячей поверхностью, при этом воздух служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем.
Сушка токами сверхвысокой частоты основана на том, что диэлектрические свойства воды и сухих веществ различаются, при этом влажный материал нагревается значительно быстрее, чем сухой. Возникающие здесь градиенты влагосодержания и температуры совпадают, что интенсифицирует процесс сушки.
При сублимационной сушке отсутствует контакт продукта с кислородом воздуха, основное количество влаги удаляется при сублимации льда ниже 0°С, и только удаление остаточной влаги происходит при нагреве продукта до 40...50°С.
Конструкция сушилки должна, прежде всего, обеспечивать равномерный нагрев и сушку продукта при надежном контроле его температуры и влажности. Сушилки должны иметь достаточно высокую производительность, но при этом должны быть экономичными по удельным расходам теплоты и электроэнергии, иметь возможно меньшую металлоемкость.
Прежде чем перейти к сравнению различных типов зерносушилок, нужно сказать о требованиях, предъявляемых к ним.
В рационально построенной зерносушилке зерно сушится без снижения его качества. Ее стоимость, а также эксплуатационные затраты на топливо, энергию, обслуживание, ремонт и т. п., приходящиеся на 1 т просушенного зерна, должны быть наименьшими. Кроме того, зерносушилка должна быть компактной, несложной по устройству, приспособленной для работы на местном топливе, безопасной в пожарном отношении, удобной, для осмотра и обслуживания при полной механизации всех процессов сушки и охлаждения зерна.