Глава 34.1 Суммарный напор двух вентиляторов
Как видно из графиков, для выбранного модельного материала минимально допустимый размер частиц лежит в пределах 100—150 мкм, а область оптимальных размеров начинается выше, примерно от 500 мкм. Между 100 и 500 мкм существует переходная область, для которой существенно изменяется требуемая площадь решетки в зависимости от диаметра частиц материала, но псевдоожиженный слой можно еще применять для сушки. Эту область дисперсности материала можно назвать гидродинамически переходной. Для материалов с более высокой дисперсностью способ сушки в кипящем слое не приемлем, для них более подходит сушка в условиях пневмотранспорта.
Ограничение максимального размера частиц высушиваемого материала связано, очевидно, с гидравлическим сопротивлением псевдоожиженного слоя, т. е. с энергозатратами на дутье и техническими возможностями тяго-дутьевого оборудования. Согласно формуле (4-111), гидравлическое сопротивления слоя не зависит непосредственно от размера частиц, но зависит от высоты слоя, которая является функцией времени сушки, связанного с размерами частиц и их внутридиффузионным сопротивлением. Предельное гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя в сушилках кипящего слоя можно установить из следующих соображений.
Суммарный напор двух вентиляторов при последовательной схеме обычно не превышает 10—12 кПа [118]. Гидравлическое сопротивление вспомогательного оборудования (калориферов, циклонов и т. п.) и коммуникаций составляет не менее 2 кПа. Гидравлическое сопротивление газораспределительной решетки (из опыта работы промышленных установок наиболее удачных конструкций) составляет, по данным Уайтхеда [111], 25—50% гидравлического сопротивления кипящего слоя. С учетом этого Максимальное гидравлическое сопротивление слоя должно быть ограничено пределами 5—8 кПа.
Как видно из рис. 6-6, графическая зависимость гидравлического сопротивления кипящего слоя от диаметра высушиваемых частиц в логарифмических координатах имеет вид прямой линии. При сушке непористого материала пятикратное увеличение размеров частиц приводит к десятикратному повышению гидравлического сопротивления слоя. Установленному допустимому гидравлическому сопротивлению соответствует достаточно высокий предельный размер частиц материала: 40—70 мм. Даже для схемы с одним вентилятором предельный размер может быть принят не менее 20 мм. Для тонкопористых материалов этот размер частиц существенно ниже. В зависимости от внут- ридиффузионного сопротивления, требуемой остаточвой влажности, порозности слоя и возможностей тяго-дутьевого оборудования он составляет 1—5 мм. Таким образом, кусковой материал, получающийся иногда вследствие уплотнения осадка фильтрации, должен быть измельчен перед сушкой.
Применение сушилок кипящего слоя ограничивается также допустимой шириной распределения частиц высушиваемого материала по размерам. Действительно, во избежание отложения продукта на газораспределительной решетке скорость псевдоожижения рассчитывают, ориентируясь на максимальный размер частиц. Поэтому возможен преждевременный вынос частиц меньших размеров из слоя и их недосыхание. При окончательном выборе способа сушки в кипящем слое необходимо оценить, исходя из расчета, количество мелкой фракции материала, выносимой из слоя, и сравнить с допустимым уносом.
Пневмосушилки разных типов целесообразно применять для высокодисперсных материалов, к которым необходимо отнести все материалы с частицами размером менее 100 мкм, а во многих случаях и материалы с гранулометрическим составом до 500 мкм. Пневмосушилки часто могут оказаться предпочтительнее и для сушки полидисперсных материалов, нормальное псевдоожижение которых затруднительно.