Глава 48.2 Оптимальный режим сушки

Под оптимальным режимом сушки понимается такой, при ко­тором обеспечивается наилучшее качество продукта при мини­мальных затратах тепла и электроэнергии. Температурный режим сушки зависит от свойств высушиваемого материала и условий технологического процесса его производства. Чтобы процесс сушки был интенсивным и экономичным, начальную температуру агента сушки принимают максимальной в пределах, допускаемых свойствами материала. Температура отработанных газов обуслов­ливается в основном экономическими соображениями и заданной конечной влажностью продукта. Температура и влажность отхо­дящих газов определяются также надежностью работы газового тракта и пылеотделительных аппаратов. Температура стенок газохода должна быть выше точки росы отработанных газов.

При конвективной сушке, как правило, используется прин­цип параллельного движения материала и агента сушки. При этом можно работать с повышенными начальными температурами газов, так как в первый период сушки температура материала равна температуре мокрого термометра. Процесс сушки в аппара­тах с параллельным током протекает интенсивнее и экономичнее, чем в сушилках с противоточным движением материала и агента сушки. Противоток используется главным образом в специальных случаях, например при совмещении процессов сушки и прокали­вания, при сушке до низкой конечной влажности гигроскопиче­ского материала, или когда влажный материал плавится при по­вышенных температурах и т. д.

 Многозонные сушилки необходимы в тех случаях, когда свойства высушиваемого материала резко изменяются по мере потери им влаги или когда с процессом сушки приходится совме­щать другие термические или химические процессы. Для выбора

количества зон и режима сушки в них (температура, скорость газов и т. д.) необходимо предварительно получить термограммы высушивае­мого материала, так как в опреде­ленных интервалах изменения влаж­ности могут наблюдаться разные Температурные пределы размягче­ния, плавления или разложения высушиваемого вещества. Зная эти особенности процесса для каждого интервала температур, можно при­менять индивидуальный наиболее интенсивный режим сушки.

На рис. VII-33 приведены термо­граммы, полученные на деривато- графе системы MOM (Венгрия). Тер­мограмма для К₂НРО₄ (рис. VII-33, а) получена при скорости нагрева 6 град!мин навески массой 2 г. Кри­вая 1 показывает убыль массы навес­ки в процессе ее нагрева, кривые 2 и 5 характеризуют соответственно ее нагрев и охлаждение. Кривая 3 является дифференциальной кривой изменения расхода тепла в процессе нагрева. Количество тепла, затра­ченного на испарение, дегидратацию или химические превращения мате­риала, определяется площадью, нахо­дящейся внутри «пиков» дифферен­циальных кривых.

Кривая 4 показывает дифферен­циальное изменение массы навески в процессе сушки. Из совместного анализа кривых 1, 3 и 4 видно, что «пики» кривых 3 и 4, соответству­ющие превращению К₂НРО₄ в  KPO₃ (см. рис. VI1-33, а) с дегидратацией, находятся в интервале температур 290—380° С. Второй «пик» кривой 3 соответствует температуре ~850° С. В этих условиях масса не изменяется (кривые 1 и 4 параллельны оси абсцисс), следовательно, данная область соответствует плавлению метафосфата калия.

Иной вид имеет термограмма триполифосфата натрия Na₃HP₂0₇ • 9H₂0₇ (см. рис. VII-33, б). На участке о'а' кривой 3 и участке оа кривой 1 происходит удаление из соли свободной влаги и восьми молекул кристаллизационной воды. Из сопоставления кривых 1, 3 и 4 следует, что одноводный продукт На₃НР₂0₇ • Н₂0 можно получить в результате нагревания его до ~ 160° С (точка А на кривой 2). Для получения же безвод­ного триполифосфата натрия требуется его нагрев до 240° С (точка В). Следующие «пики» кривой 3 характеризуют химические превращения соли в области температур выше 250° С.

Таким образом, анализ термограмм позволяет определить режимы сушки, обеспечивающие получение материала нужного качества (процессы сушки, дегидратации и т. д.). По термограммам можно также найти допускаемые или необходимые температуры материала и по ним определить оптимальное количество зон сушки и принцип работы сушильной установки.

Следует отметить, что при сушке кинетика дегидратации и химических превращений в основном определяется температурой материала, т. е. длительностью его прогрева. Например, дегидра­тация  динатрийфосфата в слое происходит в течение 1 ч, а во взве­шенном состоянии в виде мелких частиц при той же температуре она протекает за несколько секунд и т. д.