қосымша. Основы массопередачи
 Скачать 396 Kb.
|
КептіруЖалпы мәліметҚатты және паста тәрізді материалдардан ылғалды жою материалдарды тасымалдауды арзандатады, оларға қажетті қасиет береді, аппаратура мен түтіктердің коррозиясын төмендетуге мүмкіндік береді. Материалдардан ылғалды механикалық әдіспен (сығу, тұндыру, фильтрлеу, центрифугалау) жоюға болады. Бірақ толық сусыздандыру ылғалды буландыру жолымен және түзілген буды кетіру, яғни жылу кептіру көмегімен жеткізіледі. Бұл процесс химиялық технологияда кеңінен қолданылады. Ол өндірісте соңғы операция болып табылады. Химиялық өндірісте арнайы кептіргіш құрылғыларда материалдарды жасанды кептіру, сонымен бірге ашық ауада табиғи кептіру – бұл өте ұзақ үрдіс. Физикалық тұрғыдан кептіру күрделі диффузиялық үрдіс болып табылады. Оның жылдамдығы кептірілуші материалдан қоршаған ортаға шығарылатын ылғал диффузиясының жылдамдығымен анықталады. Кептіру кезінде ылғалды кетіру материал ішінде жылу мен ылғалдың ығысуына және олардың материал бетінен қоршаған ортаға алмасуына әкеледі. Сондықтан, кептіру процесі жылу мен масса алмасу (ылғал алмасу) процестерінің бір-бірімен байланысы болып табылады. Жылудың кептірілетін материалға келтірілуі бойынша кептірудің келесі түрлері бар: конвективті кептіру – кептірілетін материалды кептіруші агентпен кептіру. Әдетте кептіруші агент ретінде қыздырылған ауа немесе газдар (ауамен қоспасы) контактылы кептіру – матеиралға жылу тасымалдағыштан оларды бөлуші қабырға арқылы жылу беру жолы радиациялы кептіру – инфрақызыл сәулелермен жылу беру жолы диэлектрлік кептіру – жиілігі жоғары тоқ өрісінде қыздыру жолымен сублимациялы кептіру – мұздатылған күйінде терең вакуумда кептіру. Жылуды беру әдісі бойынша кептірудің бұл түрі контактылыға ұқсайды, бірақ өзіндік ерекшелігі бар. Кептірудің соңғы үш түрі сирек қолданылады және кептірудің арнайы түрлері деп аталады. Кептірілетін материал кептірудің кез-келген әдісінде ылғалды ауамен байланысты болады (көбінесе ауамен). Конвективті кептіруде ылғалды газға (кептіруші агент) процестің негізгі рөлі жатады. Кептіргіштердің құрылғысы Кептіргіштердің құрылғысы әртүрлі және белгілері бойынша ажыратылады: - жылуды келтіру әдісі бойынша (конвективті, контактылы, т.б.) - қолданылатын жылутасымалдағыш түрі бойынша (ауалы, газды, булы) - кептіргіш камерадағы қысым шамасы бойынша (атмосфералы және вакуумды) - үрдісті ұйымдастыру әдісі бойынша (периодты және үздіксіз) - конвективті кептіргіштердегі материал мен кептіргіш агент қозғалысының өзара бағытталуы бойынша (тура ағынды, қарама-қарсы ағынды, тоғыса ағынды) Біз төменде жылуды келтіру әдісі бойынша және кептірілетін материал қабатының жағдайы бойынша (қозғалыссыз, араласатын, т.б.) кептіруді қарастырамыз. Қозғалыссыз немесе тығыз қабатты қозғалатын материалды конвективті кептіргіштер Камералы кептіргіштер. Бұл кептіргіштер периодты әрекет ететін аппараттар болып табылады, атмосфералық қысымда жұмыс істейді. Олар үлкен емес масштабтағы өндірістерде (мысалы, төменгі температурада кептірілетін, бояғыштар) қолданылады. Бұл кептіргіштерде материал кептіргіш камераның (1) ішіндегі стеллаждарға немесе вагонеткаларға орналастырылған латоктарда кептіріледі (XV-18-сурет). Камера каркасында вагонеткалар (2) арасында (3) орналастырылған, ол камера кеңістігін бір-бірінің үстіне орналастырылған үш зонаға бөледі, оның бойымен кептіргіш агент жылжиды. Сыртқы калориферде (4) қыздырылған таза ауа (5) желдеткішпен сорылады және кептіргіш камераның төменгі бөлігіне беріледі. Мұнда ол бағытын екі рет өзгертіп, екі рет аралық клофирлерде (6) және (7) қыздырылып қозғалады (ауа жолы суретте стерлкамен көрсетілген). Қолданылған ауа (8) глибер арқылы таза ауаға алмасуға қайта жіберіледі. Осылай, кептіргіш аралық қыздыру және ауаның бөліктік рециркуляциясы арқылы жұмыс істейді, яғни төменгі температура мен кептірудің жұмсақ жағдайын қамтамасыз етеді. Қозғалыссыз қалың қабатта кептіру әсерінен мұндай типті кептіргіштердің өнімділігі төмен және кептіру уақыты ұзақ. Сонымен бірге кептіру біртексіз, себебі, камерадағы температура біркелкі емес. Қазіргі заманғы камералы кептіргіштерде ауаның біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін сыртқы желдеткішті ішкі осьтік желдеткішке ауыстырады немесе эжекторлар қолданады. Туннельді кептіргіштер. Бұл кептіргіштің (XV-19) камералы кептіргіштен айырмашылығы – мұнда бір-бірімен байланысқан вагонеткалар рельспен ұзын камера бойымен (коридор) баяу жылжиды. Коридордың кірісі мен шығысында герметивті есіктер бар, олар материалды алу және салу үшін периодты түрде бір мезгілде ашылады. Кептірілген материалы бар вагонетка камерадан шығарылады, ал қарама-қарсы жағынан оған ылғалды материал толтырылған жаңа вагонетка келеді. Вагонеткалар трос арқылы қозғалады. Кептіруші агент кептірілуші материалға тура немесе қарсы ағынмен қозғалады. Туннельді кептіргіштер кептіруші агенттің бөліктік рециркуляциясымен жұмыс істейді және олар көп мөлшердегі даналы материалдарды, мысалы, керамикалық бұйымдарды, кептіру үшін қолданылады. Кептіру қарқындылығы бойынша туннельді кептіргіштер камералыдан аз ерекшеленеді; кемшіліктері – ұзақ және біртексіз кептіру, қолмен жұмыс жасау. Ленталы кептіргіштер. Мұндай кептіргіштерде материалдарды кептіру атмосфералық қысымда үздіксіз өткізіледі. Кептіргіш камерада (1) (XV-20) кептірілетін материал қабаты лентада (2) қозғалады, бұл лента басқарушы (3) және жүргізуші (4) барабандар арасында тартылған. Ылғалды материал лентаның бір шетіне беріліп, ал кептірілгені екінші шетінен шығарылады. Кептіру ыстық ауамен және жанғыш газдармен жүзеге асырылады. Олар материал қозғалысының бағытына қарсы ағынмен немесе тоғысатын ағынмен жылжиды. Лентасы тегіс бір ленталы кептіргіштерде материал біркелкі кептірілмейді; лента бойында жатқан материалдың ішкі қабатының соңғы ылғалдылығы жоғары болады. Лентасы металды тордан жасалынған көп ленталы кептіргіштерді қолдану нәтижелі. Мұнда кептіргіш агентлента жазықтығына перпендикулярлы (тоғысқан ағын) қозғалады. Материалды лентадан лентаға ауыстырғанда оның кептіргіш агентпен беттесу беті артады, бұл кебу жылдамдығын арттырады және кебу біркелкі болады. Қазіргі кезде ленталы кептіргіш құрылғыларында кептіргіш агент ретінде қыздырылған бу, кейде ыстық инертті газдар қоспасы пайдаланылады. Ілмекті кептіргіштер. Паста тәрізді, жұқа қабықты (қағаз) материалдарды кептіру атмосфералық қысымда үздіксіз әрекет ететін кептіргіштерде іске асырылады. Пасталарға арналған кептіргіште (XV-21) қоректендіру көзі (1) материалды шексіз иілгіш торлы лентаға (2) береді. Лента бумен қыздырылатын вальцтер (3) (жаншығыш) арасымен өтеді, мұнда паста лентаның ішіндегі ұяшықтарға тығыздалады. Престелген материалды лента кептіргіш камераға түседі, мұнда ол ілмектер түзеді. Бұл топсалы қосылған лента буындарының және (4) тізбекті конвейерге сүйемелденген лента үстінде белгілі аралықпен орналасқан кесе көлденең планкалар (жұқа тақтайшалар) көмегімен жүзеге асырылады. Бағыттаушы ролик (5) арқылы автоматты соққы құрылғысына (6) жіберіледі, мұнда кептірілген материал лентадан лақтырылыпр, кептіргіштен (7) жүк түсіретін имек арқылы шығарылады. Ауаның (немесе газдың) циркуляциясы өсьтік желдеткіштер (8) арқылы іске асырылады. Ыстық ауа немесе газ (2) лентаға кесе көлденең қозғалады. Мұндай кептіргіштерде материал қабатының қалыңдығы 5-20 мм. Лентаға жылудың екі жақты берілуі және престелген материалды қыздырылған вальцпен қыздыру кебу жылдамдығын жоғарылатады. Материал қабатын араластыратын конвективті кептіргіштер. Барабанды кептіргіштер. Бұл кептіргіштер атмосфералық қысымда үздіксіз кесекті, түйіршікті, ұнтақ материалдарды кептіру үшін қолданылады. Барабанды кептіргіште (XV-22) цилиндрлі барабан (1) болады, ол еңіс орналасқан және (2) бандаждар көмегімен роликтерге (3) сүйемелденген. Барабан бергіш (4) және редуктор арқылы электродвигательмен айналады. Бараьанның осьтік айналымы тірек роликтерімен (5) реттеледі. Материал барабанға (6) қоректендіргіш арқылы түседі, әуелі алдын-ала қабылдағыш-винтті насадкада қалақтармен (7) араластырылып, кептіріледі, содан кейін ішкі насадкаға түседі, бұл насадка барабанның барлық ұзындығы бойынша орналасқан. Насадка барабан бойында материалдың біркелкі таралуын және араласуын, сонымен бірге материалдың кептіргіш агент-жанатын газдармен беттесуін қамтамасыз етеді. Газ бен материал тура ағынмен жылжиды. Газ бен шаңның көп кетуін болдырмау үшін газ барабан арқылы желдеткішпен (8) орташа жылдамдықпен (2-3 м/с) сорылады. Ұсталынған газ атмосфераға шығарылмас бұрын (9) циклында шаңнан тазартылады. Барабан соңына кептіргіш агенттің шығуын болдырмайтын тығыздағыш құрылымдар орналастырылады. Барабанның материалды шығаратын соңында тегіс сақина немесе қалақшалары сақина түзе бұрылған (жалюзи тәрізді) сақина түріндегі тіреу құрылғысы орналастырылады. Бұл сақиналар барабанның материалымен нақты дәрежеде толтырылуын реттейді, толтыру дәрежесі 20%-тен аспайды. Материалдың барабанда болуы барабанның айналу жылдамдығымен және оның еңкейту бұрышын өзгертумен реттейді. Кептірілген материал (10) камерадан (11) жүк шығаратын құрылғы арқылы шығарылады. (11) құрылғы көмегімен (10) камера герметизацияланады, яғни ауа енбейді. Барабанның ішкі насадкасының құрылысы кесектер мөлшерінен және кептірілетін материал қасиетінен тәуілді (XV-23). Көтергіш – қомақты насадка ірі кесекті және жабысқақ материалдарды кептіру үшін, ал секторлы насадка – аз ұнтақталған және тығыздығы жоғары ірі кесекті материалдарды кептіру үшін қолданылады. Ұсақ кесекті және ұсақталған материалды кептіруде таратқыш насадкалар қолданылады. Өте ұсақ, шаңданатын материалдарды кептіру жабық ұяшықтары бар қайта тиегіш насадкалары бар барабандарда жүзеге асырылады. Бөлшектері бар қабатты материалдарды конвективті кептіру Қайнау қабаты (псевдосұйылту)кептіргіштер. Қайнау қабатындағы процесс материал бөлшектері мен кептіргіш агент беттесуін жоғарылатады, материалдан ылғалдың булануын қарқындылайды және кептіру ұзақтығын азайтады. Кең тарағаны –бір камералы үздіксіз әрекет ететін (XV-24) кептіргіштер. Кептірілетін материал (1) бункерден қоректендіргіш пен (2) кептіргіштің (4) камерасындағы (3) газ таратқыш тордағы «қайнап жатқан» материал қабатына беріледі. Кептіргіш агент (5) камераға (6) желдеткішпен беріледі, сосын белгілі жылдамдықпен (3) тордың тесіктері арқылы өтіп, оның үстінде материалды қайнаған күйінде ұстап тұрады. Кептірілген материал (7) штуцерге жиналады, (8) тасымалдағыш арқылы шығарылады. Ұсталынған газ шаңнан (9) циклонда және батареялы шаңұстағышта (10) тазартылады, содан кейін атмосфераға шығарылады. Көпкамералы кептіргіштер. Мұндай кептіргіштер екі немесе одан да көп камералардан тұрады, мұнда кептірілетін материал кезектесіп өтеді. Камералар қатарлас немесе бір-бірінің үстіне орналастырылады. (XV-25) суретте екі камералы кептіргіш ........ көрсетілген, ол полимерлі материалдарды кептіру үшін қолданылады. Ыстық ауа үлкен жылдамдықпен (60-70 м/с) әрбір камераның төменгі бөлігінде орналасқан тор саңылаулары арқылы беріледі. Материал үстіңгі камераға (1) түседі, онда кептіріліп, төменгі камераға (2) түседі, бұдан кептірілген материал алынады. Ауа әрбір камераға жеке беріледі және камералардан шаңнан тазарту үшін жалпы коллекторға жіберіледі, одан кейін атмосфераға шығарылады. Жоғарғы камераның торының үстінде таратушы (3) орналастырылған, ол кептірілетін материал жанбау үшін қолданылады. Көп камералы кептіргіш құрылғысы күрделі, кептіргіш агенттің және электр энергиясының көп шығынын қажет етеді. Мұндай аппараттар ұзақ кептіруді және кептірудің температуралық режимін қажет ететін материалдарды кептіру үшін қолданылады. Шашыратқыш кептіргіштер. Бұл кептіргіштерде кептіруші камерада материалдың жұқа шашырауына байланысты ылғалды буландыру жоғары қарқындылыққа жетеді. Шашыраңқы жағдайда кептіруде кептірудің меншікті беті өте үлкен, кептіру процесі өте жылдам өтеді (шамамен 15-30с). Шашырату механикалық және пневматикалық форсунка, соныемн бірге айнаду жылдамдығы 4000-20000 айналым /минутына болатын центрден тепкіш дискілер көмегімен жүзеге асырылады. (XV-27) суретте көрсетілген шашыратқыш кептіргіште материал камераға (1) форсунка (2) арқылы беріледі. Кептіргіш агент материалмен параллель жылжиды. Кептірілген материалдың ұсақ қатты бөлшектері камераның түбіне тұнады және (3) шнек арқылы шығарылады. Қолданылған кептіргіш агент (4) циклында және жеңді фильтрде (5) шаңнан тазаланғаннан кейін атмосфераға шығарылады. Центрден тепкіш дискілермен шашырату суспензиялар мен тұтқыр сұйықтарды дисперсиялау үшін қолданылады, механикалық шашыратқыштарға қарағанда энергияны көп қажет етеді. Сұйық насоспен 30-200 атм. қысыммен берілетін механикалық форсункалармен шашырату экономикалық тиімді. Бірақ олар қатты бөлшектері жоқ сұйықтар үшін қолданылады, себебі бұл форсункалар жылдам бітеліп қалады. 6 атмосфералық қысыммен сығылған ауа көмегімен жұмыс істейтін пневматикалық форсункалармен шашырату ластанған сұйықтарға жармды болғанымен, энергияның көп жұмсауымен байланысты қымбат болып табылады, сонымен бірге оның кемшілігі – біртексіз шашырату. Материалды пневмотасымалдайтын конвективті кептіргіштер. Пневматикалық кептіргіштер. Түйіршікті және кристалды мтериалдарды кептіру үшін қолданылады. Кептіру ұзындығы 20 м тік түтікте жүзеге асырылады. Материал бөлшектері қыздырылған ауа ағынымен бірге жылжиды, ауа жылдамдығы 10-30 м/с. Мұндай түтік-кептіргіштерде кептіру процесі секунд ішінде жүреді және бұндай қысқа мерзімде материалдан ылғалдың бір бөлігі ғана буландырылады. XV-28 суретте көрсетілген пневматикалық кептіргіште материал (1) бункерден (2) қоректендіргіш арқылы (3) түтікке беріледі және ол (4) желдеткішпен айдалатын, (5) колориферде қыздырылатын ауа ағынымен жеткізіледі. Ауа кептірілген материалды (6) жинағыш-амортизаторға, сосын (7) циклонға түсіреді. Циклонда ауа материал бөлшектерімен бөлінеді. Кептірілген материал (8) жүк шығаратын құрылғымен алынады. Ал ұсталынған ауа толық тазалануы үшін (9) фильтр арқылы өтіп, атмосфераға шығарылады. Энергиі шығыны бұл құрылғыда жоғары және ол бөлшектердің мөлшері кішірейгенде азаяды, бөлшектер мөлшері 8-10 мм-ден аспауы қажет. |