технол лек 1. Учебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов

• Название: Учебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов
• Анкор: технол лек 1.pdf
• Дата: 27.02.2018
• Размер: 11.39 Mb.
• Имя файла: технол лек 1.pdf
• Тип: Учебник; #15993
• страница: 27 из 32

2
: L
0
= n. Из точки М проводят линию см = const до пересечения с линией і = і = const, построенной из точки С. Точка пересечения В характеризует состав воздуха на входе в сушильную камеру, а изотерма t
1
?, проходящая через точку
В
1
, – температуру нагрева этого воздуха (смеси свежего и рециркулирующего воздуха).
Если заданы составы свежего и отработанного воздуха (точки
А
и Си допустимая температура нагрева смеси свежего и рециркулирующего воздуха t
1
?, то положение точки В находят на пересечении линии і = і = const, проведенной из точки С с заданной изотермой t
1
? = const. Опуская из точки В вертикаль до пересечения с прямой АС, находят положение точки М,
характеризующей параметры смеси свежего и рециркулирующего воздуха (t см, x см,
?
см
).
Отрезок АМ отображает процесс смешения свежего и отработанного воздуха, отрезок МВ – нагрев смешанного воздуха в наружном калорифере, линия В
1
С
– изменение состояния воздуха в процессе сушки. Весь процесс сушки изображается ломаной
АМВ
1
С
,

4 7 Построение этого процесса в действительной сушилке проводят после построения его в теоретической, работающей в тех же пределах изменения состояния воздуха, так, как было описано для рис. Из диаграммы і (рис. 19.12) видно, что удельный расход свежего воздуха составляет (в кг сухого воздуха на 1 кг влаги m
CD
x x
l
?
=
?
=
1 1
0 2
?.?
. (Следовательно, расход свежего воздуха в пересчете на абсолютно сухой воздух будет одинаков для данной сушилки и сушилки основной схемы, работающей при тех же значениях t
0
,
?
0
и t
2
, процесс которой изображается ломаной ЕАВ (рис. 19.2, б).
Удельный расход смеси свежего и рециркулирующего воздуха в пересчете на сухую массу составит (в кг сухого воздуха на 1 кг влаги m
CD
x x
l
?
=
?
=
1
??
2
??
1 1
. (Удельный расход тепла на калорифер i
m
CD
m
MB
x x
i i
i i
l q
?
?
=
?
?
=
?
?
=
1 1
??
2
??
1
??
1
??
?
)
(
. (Из подобия треугольников (рис. 19.12) МВ
1
С
и АВС следует,
что
CD
AB
CD
MB =
1 1
, те. расходы тепла в данной сушилке и сушилке основной схемы при тех же пределах изменения состояния воздуха,
будут одинаковы.
При сушке с частичной рециркуляцией материал сушится при более низких температурах воздуха, чем в сушилке основной схемы – t
1
?< t
1
. При добавлении части отработанного воздуха к свежему увеличиваются объем циркулирующего воздуха, а следовательно, и скорость его движения через сушилку, что способствует более интенсивному тепло- и влагообмену.
Для сушилки с рециркуляцией требуются больший расход энергии на вентилятор, значительные капитальные затраты, чем для сушилки основной схемы. Поэтому выбор кратности циркуляции воздуха следует проводить на основе технико- экономического расчета.
Сушка с промежуточным подогревом и рециркуляцией воздуха по зонам. При сушке поэтому варианту совмещаются достоинства обоих вариантов, из которых он состоит. Такой способ применяют в тех случаях, когда предъявляются высокие требования к равномерности сушки во влажном воздухе при относительно низких температурах.
В работающей по такой схеме (рис. 19.13) сушилке частичная рециркуляция воздуха осуществляется вентиляторами (в, в, в
3
),
находящимися в зонах сушилки. Перед сушилкой смешиваются

4 7 свежий воздух (характеризуемый точкой А на диаграмме і) и часть конечного отработанного воздуха, состояние которого определяется точкой С. Смесь свежего и рециркулирующего воздуха,
параметры которой соответствуют точке М, в свою очередь,
смешивается с отработанным воздухом зоны I, параметры которой характеризуются точкой С. Новая смесь, имеющая состав,
отвечающий точке М, подается вентилятором в зоны I в калорифер К и нагревается в нем (точка В. Далее смесь поглощает влагу из материала в зоне I, при этом ее состояние меняется по линии В
1
С
1
(на диаграмме показаны три зоны. Состав отработанного воздуха зоны I характеризуется точкой С, а весь цикл изменения состояния воздуха в этой зоне – замкнутой ломаной ММ
1
В
1
С
1
М
1
. Часть отработанного воздуха зоны I
рециркулирует в зоне, а другая – поступает в зону II. Здесь отработанный воздух зоны I (точка С) смешивается счастью отработанного воздуха зоны II (точка С, смесь направляется в калорифер К, после чего поглощает влагу из материала в зоне и т.д. Процессы изменения состояния воздуха в зоне I
(ММ
1
В
1
С
1
М
1
), зоне II (С
1
М
2
В
2
С
2
М
2
) и зоне III (С
2
М
3
В
3
С
3
М
3
)
протекают аналогично. При этом в каждой зоне осуществляется многократная циркуляция воздуха.
Рис. 19.13. Сушка с промежуточным подогревом и рециркуляцией воздуха по зонам:
а
– принципиальная схема б – изображение теоретического процесса на і–x-диаграмме
Из рис. 19.13 видно, что построенные процессы проводятся в каждой зоне для сушилки с частичной рециркуляцией, а процесс в целом строится для сушилки с промежуточным подогревом воздуха по зонам.
Различные варианты сушки и их сочетания позволяют обеспечить наиболее благоприятные с технической точки зрения и экономичные режимы сушки.
Сушка топочными газами применяется в тех случаях, когда допустима высокая температура греющего агента на входе в сушилку. В результате высокой влагопоглощающей способности топочных газов обеспечивается большой потенциал сушки

4 7 Используемые для сушки газы (после сжигания твердого,
жидкого или газообразного топлива либо отработанные газы котельных, промышленных печей и др) должны быть продуктами полного сгорания топлива и не содержать золы, сажи,
загрязняющих материал. Поэтому газы подвергают сухой или мокрой очистке перед поступлением в сушилку. Обычно температура топочных газов превышает предельно допустимую для высушиваемого материала и поэтому их разбавляют воздухом для получения сушильного агента с требуемой температурой.
Влагосодержание топочных газов x (в кг/кг сухих газов)
определяется отношением водяного пара п к количеству сухих газов G
с.г
, получаемых при сжигании 1 кг топлива =
. (Энтальпия топочных газов і зависит от высшей теплотворной способности топлива и коэффициента избытка воздуха в топке
?:
?.?
?
?
0 0
?
?
?
+
+
+
=
G
i
W
i
L
t
C
Q
i
P
P
?
?
, (где
т – КПД топки С
Р
– средняя удельная теплоемкость топлива
(при средней температуре t т – теоретическое количество абсолютно сухого воздуха,
необходимого для сжигания 1 кг топлива, определяемое по элементарному составу топлива;
і
0
– энтальпия наружного воздуха;
W
п
, i п – количество водяного пара, используемого в топке для дутья или распыления (или содержащегося в газообразном топливе, и энтальпия этого пара соответственно.
Тепло 1 кг топлива (Ст т) и тепло, вносимое в топку с паром
(W
п
•i п, относительно мало влияет на величину і.
Расчетные формулы для определения величин, входящих в уравнения (19.54) и (19.55): п, G
с.г
, L
0
;
P
Q
?
, т,
?, приводятся в курсах котельных установок и специальной литературе по сушке.
При обычных значениях коэффициента избытка воздуха > ч плотности и теплоемкости топочных газов и воздуха очень близки, поэтому при графоаналитическом расчете газовых сушилок можно пользоваться і–x-диаграммой для влажного воздуха, но построенной для более высоких температур (см. рис, б).
При сушке топочными газами применяют главным образом сушилки, работающие по основной схеме, а также сушилки с частичной рециркуляцией газов. Построение процесса в сушилке основной схемы приведено на рис. После определения влагосодержания и энтальпии топочных газов по уравнениям (19.54), (19.55) исходя из принятых значений и КПД топки находят по диаграмме положение точки Г

4 7 характеризующей состояние газов на выходе из топки. Соединяя прямой точку Гс точкой А, характеризующей состояние наружного i = c onst
?
i t
t
A
K
?
0 1
D
E
C
?
M
e
?
0
?
1 2
?
2
?
0
? Расход смеси топочных газов с воздухом рассчитывают по уравнению x
x l
1 1
1 2
=
?
=
. (Расход топлива на сушку, (19.56 а)
где W – количество испаряемой из материала влаги.
Влагосодержание сушильного агента в точке М больше влагосодержания воздуха в точке А на величину x
1
– x
0
. Это увеличение влагосодержания сушильного агента происходит за счет влаги, выделяющейся при сжигании топлива, а также окисления водорода топлива и содержащихся в нем углеводородов
(особенно при сжигании в топке газообразного топлива).
Следовательно, увеличение влагосодержания смеси происходит вне камеры сушилки. Состояние газов без учета тепла испарения влаги и окисления некоторых компонентов топлива в топке представлено на диаграмме точкой К (рис. 19.14), лежащей на пересечении линий t
1
= const и x
0
= const. Соответственно расход тепла на 1 кг испаренной влаги без учета тепла, затрачиваемого на испарение всей влаги топлива при его сжигании, а также без учета потерь тепла топкой определяется, как =
1
. (Сравнивая величину q
1
с удельным расходом тепла q в воздушной сушилке, работающей при одинаковых начальных и воздуха, определяют положение точки М на прямой АГ . В
соответствии с уравнением) положение точки М,
характеризующей состояние смеси газов и воздуха, т.е.
сушильного агента перед входом в сушилку, зависит от соотношения количеств газа и воздуха.
Наклонная прямая АМ изображает процесс смешения газов с воздухом. Наклон прямой АМ
тем меньше, чем больше влажность топлива и чем меньше его теплотворная способность. Далее построение проводят, как для действительной воздушной сушилки (см. рис. Рис. 19.14. Построение процесса сушки топочными газами (основной вариант процесса сушки

4 7 конечных параметрах сушильного агента, можно установить, что удельный расход тепла на 1 кг испаренной влаги больше в газовых сушилках, чем в воздушных (q
1
> q). Однако критерием сравнения указанных сушилок должен быть не удельный расход тепла, а расход топлива на 1 кг испаренной влаги, который ниже для сушилок, работающих на топочных газах. Экономия топлива, а также меньшие капитальные затраты в связи с отсутствием воздухонагревательных устройств относятся к числу преимуществ сушки топочными газами по сравнению с сушкой горячим воздухом. Скорость сушки
В процессе сушки материалов влага должна пройти сложный путь. Сначала она должна из глубины материала переместиться к его поверхности, затем поступить в сушильный агент (воздух или топочные газы, который уносит влагу из сушилки.
Перемещение влаги в материале является диффузионным процессом. Процесс сушки – массообменный процесс – описывается уравнением массопередачи м – p п, (где W – количество испарившейся влаги, кг;
К
– коэффициент массопередачи – поверхность раздела фаз, м
2
;
р м – давление паров у поверхности материала, Пар п – парциальное давление паров в воздухе, Па.
Движущей силой процесса сушки является разность давлений паров влаги у поверхности материала р мир п в воздухе, те. чем больше разность (р м – р п, тем интенсивнее идет процесс обмена влагой между материалом и средой. Этому состоянию соответствует устойчивая влажность материала, называемая равновесной, при которой процесс прекращается.
Скорость сушки N определяется количеством влаги испаряемой с единицы поверхности F высушиваемого материала за единицу времени кг/м
2
•с. (19.58 а)
Для расчета продолжительности сушки необходимо определить скорость сушки. В различные периоды сушки эта скорость различна. Она зависит от формы связи влаги с материалом и механизма ее перемещения внутри материала. Кинетика сушки характеризуется изменением во времени средней влажности материала u c
, отнесенной к количеству абсолютно сухого материала c
определяется из соотношения (19.23)). Зависимость между u материала и временем
? изображается кривой сушки (рис которую строят по опытным данным.
В общем случае кривая сушки состоит из нескольких участков,
соответствующих различным периодам сушки. Так, период

4 7 прогрева материала изображается отрезком АВ, в течение которого влажность материала снижается незначительно. Затем наступает период постоянной скорости сушки (I период. В этом периоде влажность материала интенсивно уменьшается по прямолинейному закону (отрезок ВС). Такое уменьшение влажности происходит до достижения первой критической влажности c
??1
u , после чего начинается период падающей скорости сушки (II период. В этом
Скорость сушки определяется уменьшением влажности материала за бесконечно малый промежуток времени d
?, т.е.
выражается отношением du
N
c
=
с, (где N – скорость сушки, с или ч (в зависимости оттого, в каких единицах измеряется время сушки).
Скорость сушки может быть определена с помощью кривой сушки путем графического дифференцирования. При определенной влажности скорость сушки будет выражаться тангенсом угла наклона касательной, проведенной в точке кривой сушки,
отвечающей этой влажности материала. Так, для I периода скорость сушки будет соответствовать tg
? = const (рис. Вид функции и сможет отличаться от приведенной на рис. 19.15. Он зависит от формы и структуры материала, а также от вида связи влаги с ним.
На рис. 19.16 приведена кривая скорости сушки, соответствующая кривой сушки (рис. 19.15). Горизонтальный участок ВС отвечает периоду постоянной скорости (I периода отрезок СЕ – периоду падающей скорости (II период. В I период происходит интенсивное поверхностное испарение свободной влаги. В точке С при первой критической влажности (
c
??1
u ) влажность материала на поверхности становится равной гигроскопической. С этого момента начинается испарение связанной влаги, точка D (вторая критическая периоде уменьшение влажности выражается кривой СЕ,
которая в общем случае состоит из двух участков различной кривизны (отрезки и DE). Точка перегиба соответствует второй критической влажности c
??2
u
. В
конце II периода сушки влажность материала асимптотически приближается к равновесной влажности c
?
u и означает полное прекращение дальнейшего испарения влаги из материала (точка К).
Рис 19.15. Кривая сушки материала

4 8 влажность) соответствует достижению равновесной влажности на поверхности материала (внутри материала влажность превышает равновесную. С этого момента и вплоть до установления равновесной влажности по всей толщине материала скорость сушки определяется скоростью внутренней диффузии влаги из глубины материала к его поверхности. Одновременно вследствие высыхания все меньшая поверхность материала остается доступной для испарения влаги в окружающую среду и скорость сушки падает непропорционально уменьшению влажности и с материала.
и с (рис. 19.18), так как с изменением
? могут изменяться свойства материала Рис. 19.16. Кривая скорости сушки
Вид кривых скорости сушки во ІІ периоде может быть разнообразным (рис. 19.17), все они заканчиваются в точке,
соответствующей равновесной влажности c
?
u , при которой du
. Кривая 5 типична для капиллярно-пористых материалов сложной структуры, для которых верхний участок кривой соответствует удалению капиллярной влаги, а нижний – адсорбционной.
Линии 1 и 2 характерны для тонколистовых материалов с большой удельной поверхностью испарения влаги. Кривая характерна для керамических изделий, обладающих меньшей удельной поверхностью испарения и теряющей в процессе сушки в основном капиллярную влагу. Точка перегиба, соответствующая может быть выражена нечетко или отсутствовать совсем
(линии Изменение температуры материала в процессе сушки.
Для анализа процесса сушки помимо кривых скорости важно знать характер изменения температуры материала
? в зависимости от его влажности
Рис 19.17. Вид кривых скорости сушки для различных материалов – грубопористые материалы (бумага,
тонкий картон 2 – ткань, тонкая кожа – пористые керамические материалы – глины 5 – крахмал, гранулят,
влажная таблеточная масса

4 8 1
?
D
? ? = t B
A
? = t
?, ?
u u
u u , В период падающей скорости (II период) испарение влаги с поверхности материала начинает замедляться, а его температура начинает повышаться (
? > t м. Когда влажность материала уменьшится до равновесной и скорость испарения влаги упадет до нуля, температура материала достигает наибольшего значения,
она становится равной температуре окружающей среды в сушилке = t в
).
Температурная кривая на рис. 19.18 (сплошная линия)
характерна для материалов, имеющих структуру тонких слоев.
При сушке материалов, имеющих толстый слой, при конвективной сушке во внутренних частях в течение почти всего процесса температура ниже, чем на поверхности, что соответствует пунктирной линии на рис. Интенсивность испарения влаги. Скорость сушки определяет один из важнейших технологических параметров – интенсивность испарения влаги из материала m, которая выражается количеством влаги, испаряемой с единицы поверхности материала F в единицу времени, (где
? – общая продолжительность сушки.
Испарение влаги (в I периоде) происходит главным образом за счет диффузии пара через пограничный слой у поверхности материала (внешняя диффузия. Таким способом осуществляется перенос до 90 % всей влаги. Движущая сила в этом периоде сушки разность концентраций или разность парциальных давлений пара у поверхности материала р ми в окружающей среде р п
Кинетический закон для I периода выражается уравнением =
?
x
·F(x нас – x)
? (или =
?
р
·F(р
М
– р
П
)
?, (За кратковременный период прогрева материала (участок АВ) его температура быстро повышается и достигает постоянной величины – температуры мокрого термометрам. В период постоянной скорости сушки (I период) все тепло, подводимое к материалу,
затрачивается на интенсивное поверхностное испарение влаги и температура материала остается постоянной, равной температуре испарения жидкости со свободной поверхности (
? = t м
).
Рис. 19.18. Температурная кривая материала

4 8 где
?
x
– коэффициент массоотдачи (влагоотдачи, кг/(м
2
•ч•кг/кг)
сухого воздуха нас – абсолютная влажность насыщенного воздуха в условиях сушки, кг/кг сухого воздуха – действительная (рабочая) абсолютная влажность воздуха,
кг/кг сухого воздуха;
?
р
– коэффициент массоотдачи (влагоотдачи, кг/(м
2
•ч•Па).
Коэффициент массоотдачи
? выражают через диффузионный критерий Nu
? (уравнение (Сложность практического применения уравнений (19.61) и) заключается в том, что
? и соответственно Nu? зависят не только от основного фактора – скорости воздуха (газа, но и от многих других условий обтекания сушильным агентом поверхности материала, ее формы и размеров, температуры сушки и др.
Имеется ряд эмпирических зависимостей, с помощью которых можно в первом приближении рассчитать величину
?. Так,
коэффициент влагоотдачи
? может быть определен (в кг/(м
2
•ч•мм вод.ст.)) в виде функции скорости движения воздуха v в направлении, параллельном поверхности испарения = 0,00168 + 0,00128v. (Коэффициент массоотдачи
? может быть определен из критериального уравнения )
135
,
0 33
,
0
?
?
?
Gu r
P
Re u
N
?
?
?
=
?
n
A
. (Параметрический критерий Гухмана
?
?
?
Gu
T
T
T где Т
с
, Т
м
– температуры сухого и мокрого термометров, К.
Величины Аи в уравнении (19.64) зависят от критерия Re r
:
R e
?
A
n
1 – 200 0,9 0,5 200 – 6 000 0,87 0,54 6 000 – 70 000 0,347 0,65
v wl
=
?
Re
;
D
l
?
=
?
?
u
N
; Определяющим размером при вычислении критериев г и г является длина поверхности испарения l в направлении движения сушильного агента.
Во II периоде сушки определяющее значение для скорости процесса приобретает диффузия влаги. С началом II периода наступает период уменьшающейся скорости сушки.
Во II периоде сушки наиболее прочно связанная с материалом адсорбционная влага перемещается внутри него только в виде пара

4 8 Явление переноса влаги внутри материала носит название влагопроводности
. Интенсивность или плотность потока влаги,
перемещающегося внутри материала, пропорциональна градиенту концентрации влаги n
C
?
?
:
n
C
k m
?
?
?
=
??
. (19.64 а)
Знак минус в правой части этого выражения показывает, что влага движется от слоя с большей к слою с меньшей концентрацией влаги, те. в направлении, противоположном градиенту концентрации.
Концентрация влаги С равна произведению влажности материала, отнесенной к количеству абсолютно сухого вещества и
с
, на плотность с абсолютно сухого вещества u
C
. (При подстановке значения Сиз уравнения (19.65) в уравнение
(19.64а) получим n
u k
m
?
?
?
?
?
?
=
c c
??
. Коэффициент пропорциональности в н называется коэффициентом влагопроводности
. По физическому смыслу он представляет собой коэффициент внутренней диффузии влаги в материале и выражается в м
2
/ч. Коэффициент влагопроводности является аналогом коэффициента температуропроводности в процессах теплопередачи (см. гл. 11). Величина k вн зависит от формы связи влаги с материалом, влажности материала и температуры сушки, те. различна на разных стадиях процесса и может быть определена только опытным путем.
В некоторых видах сушки, например контактной, радиационной или диэлектрической, в толще материала помимо градиента влажности возникает также значительный температурный градиент, влияющий на перемещение влаги внутри материала.
Это явление называется термовлагопроводностью. При этом возникает поток влаги, параллельный потоку тепла. Интенсивность переноса влаги за счет термовлагопроводности пропорциональна коэффициенту термовлагопроводности
(
?), который характеризует величину градиента влажности, возникающего в материале при температурном градиенте n
t
?
?
(град/м) и выражается в процентах на 1 о
С. Соответственно плотность потока влаги внутри материала,
обусловленного перепадом температуры t
k m
?
?
?
?
?
?
?
?
=
c
??
. (Явление теплопроводности в условиях конвективной сушки может оказывать некоторое противодействие перемещению влаги из глубины к поверхности материала, где температура выше, чем во внутренних слоях, только в периоде падающей скорости при удалении влаги из толщи материала

4 8 Уравнения (19.66) и (19.67) позволяют качественно оценить влияние различных факторов на перенос влаги и правильно учесть их значение при интенсификации процессов сушки и проектировании сушилок. Так, из анализа этих зависимостей следует, что повышение температуры и увеличение скорости сушильного агента,
понижение его относительной влажности и барометрического давления способствуют повышению интенсивности поверхностного испарения и внутренней диффузии влаги в материале при конвективной сушке. Оптимальные значения параметров в каждом конкретном случае должны быть экономически обоснованы.
Продолжительность процесса сушки . В аппаратах периодического действия сушка является нестационарным процессом. В процессе сушки изменяется влажность материала по сечению и толщине материала в течение времени. Скорость уменьшения влажности материала
?
?
?
c u
можно выразить наиболее общим дифференциальным уравнением влагообмена:
( )
( )
t k
u k
u
2
??
2
??
c c
?
?
+
?
=
?
?
?
, (где
( )
c
2
u
?
,
( )
t
2
?
– операторы Лапласа соответственно для влажности и температуры, выражающие сумму вторых производных данной переменной (влажности или температуры)
по осям координат.
Для материала в виде плоских пластин можно принять, что влага перемещается в нем только водном направлении (например,
по оси x), те. свести уравнение к одномерной задаче. Для дальнейшего упрощения можно принять также, что k вн не зависит от влажности материала (k вн
= const) и пренебречь термовлагопроводностью (для конвективной сушки. Тогда уравнение (19.68) будет иметь вид x
u k
u
?
?
?
=
?
?
?
. (Уравнение (19.69) можно решить, зная закон распределения влажности в материале вначале сушки (начальные условия) и выражение для плотности потока влаги с поверхности материала в окружающую среду (граничное условие. Если заданы указанные краевые условия для каждого из двух параметров, то уравнение) может быть проинтегрировано.
В периоде постоянной скорости сушки влагу можно считать равномерно распределенной по сечению материала, те. при
? = величина u c
= const. Кроме того, для указанного периода коэффициент влагопроводности k вн и интенсивность испарения влаги с поверхности материала m также являются постоянными. После интегрирования уравнения (19.69) для этих условий и при замене влажности u c
(кг/кг сухого материала) на влажность u (в получают выражение для скорости сушки в I периоде (кг/кг сухого вещества за 1 с

4 8 5 1
?
1
?
1
??
100
?
?
=
=
?
?
?
=
u u
F
G
m u
–
N
, (где m – интенсивность сушки, определяемая по уравнению (в котором W – количество влаги, удаляемой при сушке – поверхность испарения – общее время сушки;
G
св
– масса абсолютно сухого материала, u к – начальная влажность и первая критическая влажность соответственно;
?
к1
– продолжительность сушки завесь период при изменении влажности от u
1
и u к1
Уравнение (19.70) является уравнением прямой ВС на кривой сушки (рис. 19.15). Из него определяют продолжительность сушки за І период u
1
?
1 1
?
?
=
?
, (при сушке до некоторой конечной влажности u
2
< u к получим u
2 1
1
?
=
?
. (Для периода падающей скорости расчет процесса значительно усложняется из-за сложной и различной конфигурации кривых скорости сушки (рис. 19.17). Длительность сушки в этот период может быть определена с помощью коэффициента скорости сушки К
с
Для расчета К
с используют экспериментальную кривую скорости сушки данного материала. Заменяют в ней криволинейный отрезок, соответствующий II периоду сушки, наклонной прямой,
проводимой из точки u р до горизонтального прямолинейного участка, отвечающего периоду постоянной скорости (точка С).
Верхний конец этой прямой соответствует приведенной критической влажности u
к.п
, которой заменяют в первом приближении истинную первую критическую влажность u c
к1
Тогда уравнение скорости сушки для ІІ периода можно записать так u
u
K
d du
N
?
=
?
?
=
, (где p
1
?
c u
u
N
K
?
=
– коэффициент скорости сушки (N – скорость сушки в І период).
После интегрирования уравнения (19.65) в пределах от u к.п до u
2
(конечная влажность материала после сушки) получим u
u откуда продолжительность сушки во ІІ периоде равна 2
1
lg
3 2
1
u u
u u
u u
,
N
u u
u u
,
K
?
?
?
?
=
?
?
?
=
?
, (19.74)

4 8 Общая продолжительность сушки составит 2
1
lg
3 2
1
u u
u u
u u
,
u u
N
. (Метод расчета продолжительности сушки с использованием коэффициента скорости сушки К
с
, предложенный А.В. Лыковым,
наиболее распространен. Его достоинство состоит в том, что этим методом приближенно учитываются реальные условия сушки,
протекающей во ІІ периоде при переменном режиме.
Часто, учитывая сложность определения скорости и длительности сушки в различные периоды процесса, определяют рабочий объем конвективных сушилок р, пользуясь средней экспериментальной величиной напряжения объема сушилки по влаге А в кг/(м
2
•ч). Величина А выражает количество влаги,
удаляемой при подобных условиях в единице объема сушильной камеры. При этом рабочий объем сушилки определяется из соотношения =
p
, (где W – общее количество влаги, удаляемой завесь процесс сушки.
При расчете размеров рабочей части некоторых конвективных сушилок, например ленты или другого транспортирующего устройства, на котором располагается материал, часто используют напряжение соответствующей поверхности по влаге А или напряжение по высушиваемому материалу А. Для контактных сушилок при определении поверхности нагрева также применяют величину напряжения поверхности сушилки по влаге А.
Кинетические уравнения позволяют находить основные габариты сушильных аппаратов. Основными величинами,
определяющими габариты, являются в периодически действующих аппаратах – время сушки, в непрерывнодействующих аппаратах необходимая поверхность фазового контакта.
Сушка влажного материала не всегда складывается из І и ІІ
периодов. В отдельных случаях весь процесс укладывается в интервале вложенностей u
1
– u кр, что соответствует І периоду, а иногда – в интервале u кр – u р, что соответствует ІІ периоду. В общем случае процесс сушки складывается как из І, таки из ІІ периодов и тогда общая продолжительность сушки определяется из соотношения = ?
1
+ Значение
?
1
определяют из основного уравнения массопередачи) или (19.62), или по уравнению (Для определения продолжительности ІІ периода сушки пользуются соотношением (Для непрерывного процесса сушки определяют суммарную поверхность фазового контакта общ, необходимую для І и ІІ периодов сушки:
F
общ
= F
1
+ F
2
, (19.77)

4 8 где F
1
, F
2
– поверхности фазового контакта, необходимые для проведения соответственно І и ІІ периодов сушки, мВ соответствии с уравнением (19.61) для І периода в противоточной сушилке необходимая площадь поверхности материалам, (где L – расход сухого воздуха, проходящего через сушилку, кг/ч;
? – коэффициент массоотдачи, определяемый экспериментально или по критериальным уравнениями нас – влагосодержание насыщенного воздуха, кг/кг воздуха – влагосодержание воздуха, уходящего из зоны ІІ сушилки и входящего в І зону, кг/кг воздуха – влагосодержание воздуха, выходящего из сушилки, кг/кг воздуха.
Для ІІ периода сушки в соответствии с уравнением (необходимо развить площадь поверхности материалам, (где кр – содержание избыточной (свободной) влаги в материале в критической точке, кг влаги/м
3
сухого материалам – расход материала, проходящего через сушилку, считая на сухое веществом ч – влагосодержание воздуха, входящего во ІІ зону противоточной сушилки, кг/кг воздуха. Особенности сушки в фармации
Правильно организованный процесс сушки позволяет сохранить или улучшить свойства материалов. Так, сушка таблеточного гранулята в контактных сушилках приводит к его спеканию, изменению цвета, неравномерному остаточному влагосодержанию, ухудшению сыпучести, разложению действующих веществ. Высушивание в псевдоожиженном слое уменьшает большинство этих недостатков, а в распылительной сушилке устраняет все.
Если сушить препараты, содержащие ферменты при 30 о
С, то они теряют 33 % активности. При добавлении к ферментному осадку крахмала инактивирование исключается, а сублимационная сушка позволяет получить стабильный препарат. Такое наблюдается при производстве термолабильных препаратов антибиотиков,
гормонов, витаминов, вакцин, сывороток и препаратов крови. Для сушки порошкообразных и зернистых материалов применяют барабанные и ленточные сушилки, а для мелкоизмельченного сушилку с кипящим (псевдоожиженным) слоем

4 8 Сушилки могут быть периодического и непрерывного действий.
Сушилки периодического действия отличаются низкой производительностью, громоздки ив ряде случаев не удовлетворяют требованиям промышленности из-за больших затрат тяжелого физического труда, потерь готового продукта и загрязнения производственных помещений. Поэтому, как правило, вместо малопроизводительных сушилок периодического действия рациональнее использовать аппараты непрерывного действия, в которых достигается сокращение продолжительности сушки,
улучшается качество продукта, кроме того, значительно облегчается их обслуживание. Машины периодического действия целесообразно использовать на производствах небольшого масштаба с разнообразным ассортиментом продукции.
При сушке материалов необходимо правильно выбрать метод.
Оптимальный режим при этом определяется характеристикой и технологическими свойствами материала. Так, если не учитывать влажность воздуха при сушке желатиновых капсул на формах, тона них образуются поры. Если при высушивании капиллярно- пористых тел к ним добавить поверхностно-активные вещества, то процесс сушки ускоряется. При высушивании порошкообразных и зернистых материалов требуется, чтобы препарат обладал хорошей сыпучестью, не слеживался, имел определенную дисперсность.
Слеживаемость порошков ухудшает их технологические свойства:
порошки плохо дозируются автоматически, требуют дополнительной обработки – добавления вспомогательных веществ. Хорошей сыпучести можно достичь при использовании распылительных сушилок.
Выбор рационального режима сушки и способа ее проведения может определяться свойствами конкретного материала, который необходимо высушить, условиями и задачами данного производства. Устройство сушилок
Конструкции сушилок очень многочисленны и разнообразны.
Рассмотрим группы сушилок, которые находят применение в химико-фармацевтической и химической технологии и объединены некоторыми общими признаками. По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают сушилки конвективные и контактные. По состоянию слоя высушиваемого продукта различают сушилки с неподвижным слоем и перемещающимся слоем материала. Конвективные сушилки
В конвективных сушилках сушильный агент, предварительно нагретый в калорифере, движется в сушилке и соприкасается с высушиваемым материалом. При этом сушилка может работать по основной схеме (см. рис, бите. с однократным

4 8 нагревом сушильного агента или с частичным подогревом воздуха в сушильной камере (рис) или другими вариантами, в которых температура сушки будет ниже, чем в сушилке по основной схеме,
при одинаковом общем расходе тепла.
В зависимости от назначения используют камерные,
туннельные, ленточные и барабанные сушилки.
Камерные сушилки (рис) являются аппаратами периодического действия, работающими при атмосферном давлении. Их используют в малотоннажных производствах при невысокой температуре сушки, например при сушке таблеточной массы. Материал в этих сушилках сушится на лотках (противнях),
установленных на стеллажах или вагонетках, находящихся внутри сушильной камеры 1. На каркасе камеры, между вагонетками установлены козырьки 3, которые делят пространство камеры натри, расположенные друг над другом зоны, вдоль которых последовательно движется горячий воздух. Свежий воздух,
нагретый в калорифере 4, подается вентилятором 7 вниз камеры
Однако вследствие сушки в неподвижном толстом слое сушилки указанного типа имеют низкую производительность, а длительность процесса в них большая. Кроме того, в этих сушилках имеют место большие потери тепла при выгрузке материала и большие затраты ручного труда.
Туннельные сушилки (рис) отличаются от камерных тем, что в них соединенные друг с другом вагонетки 2 медленно перемещаются на рельсах вдоль очень длинной камеры прямоугольного сечения (коридора. На входе и выходе сушилки имеются герметичные двери, которые открываются для загрузки и выгрузки материала. Вагонетка с высушенным материалом удаляется из камеры , ас противоположного конца в нее поступает новая вагонетка с влажным материалом. Перемещение вагонеток сушилки. Здесь он движется путь воздуха показан на рисунке стрелками ), два раза меняя направление и дважды нагреваясь в промежуточных калориферах 5 и Часть отработанного воздуха с помощью шибера 8 направляется на смешивание со свежим. В результате сушилка работает с частичной рециркуляцией воздуха и промежуточным подогревом, т.е.
по варианту, обеспечивающему низкую температуру и более мягкие условия сушки Рис. Камерная сушилка сушильная камера 2 – вагонетки – козырьки 4,5,6 – калориферы – вентилятор 8 – шибер

4 9 механизировано. Сушильный агент может подаваться прямотоком или противотоком.
Рис.19.20. Туннельная сушилка – камера 2 – вагонетка 3 – вентиляторы 4 – калориферы
Такие сушилки обычно работают с частичной рециркуляцией сушильного агента и используются для сушки больших количеств штучного материала. По интенсивности сушки туннельные сушилки близки к камерным сушилкам. Туннельным сушилкам присущи основные недостатки камерных сушилок (длительная и неравномерная сушка, ручное обслуживание).
Ленточные сушилки (рис. В сушилках этого типа сушка материалов производится непрерывно при атмосферном давлении.
горячим теплоносителем, который движется противотоком или перекрестным током к направлению движения материала. Такая многоленточная сушилка успешно работает в производстве холосаса на стадии сушки шрота из семян шиповника.
Барабанные сушилки (рис) широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении зернистых и сыпучих материалов с влажностью ч %. Барабанная сушилка имеет цилиндрический барабан 1, установленный под небольшим углом к горизонту (1/15–1/50) и опирающийся с помощью
Рис. 19.21. Ленточная сушилка – камера сушилки 2 – бесконечная лента 3 – ведущие барабаны 4 – ведомые барабаны 5 – калорифер 6 – питатель – опорные ролики 8 – сборник
В камере 1 сушилки слой высушиваемого материала движется на бесконечной ленте, натянутой между ведущими и ведомыми 4 барабанами.
Влажный материал из бункера подается питателем на один конец ленты, с другого конца материал пересыпается на нижерасположен- ную ленту итак до последней ленты, с которой высушенный материал пересыпается в приемник высушенного материала. Сушка осуществляется

4 9 бандажей 2 на опорные ролики 3. Барабан вращается с помощью электродвигателя через зубчатую передачу 4 и редуктор. Число оборотов барабана обычно – ч мин. Положение барабана в осевом направлении фиксируется упорными роликами 5. Материал на сушку подают через бункер в питатель 6, где он предварительно подсушивается, перемешиваясь лопастями 7 приемно-винтовой насадки, а затем поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает хорошее перемешивание и распределение материала по всему сечению барабана, а также тесное соприкосновение при пересыпании с сушильным агентом – топочными газами или горячим воздухом.
Сушильный агент и материал часто подают прямотоком, что помогает избежать перегрева материала, так как в данном случае наиболее горячий сушильный агент соприкасается с материалом,
имеющим наибольшую влажность. Сушильный агент просасывается через барабан вентилятором 8 со средней скоростью, не превышающей ч мс. При этом обеспечивается минимальный унос частичек материала. Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются от пыли в циклоне 9. На концах барабана устанавливают уплотнительные устройства (например,
лабиринтные), затрудняющие утечку сушильного агента.
Рис.19.22. Барабанная сушилка – барабан 2 – бандажи 3 – опорные ролики 4 – передача 5 – опорно- упорные ролики 6 – питатель 7 – лопасти 8 – вентилятор 9 – циклон – разгрузочная камера 11 – разгрузочное устройство
У разгрузочного конца барабана имеется подпорное устройство,
которое позволяет поддерживать определенную степень заполнения барабана материалом обычно степень заполнения не превышает 20 %. Время пребывания материала в сушилке регулируется скоростью вращения барабана и реже – изменением угла его наклона. Высушенный материал удаляется из камеры через разгрузочное устройство 11, с помощью которого

4 9 герметизируется камера 10 и предотвращается поступление в нее воздуха извне. Подсосы воздуха могли бы привести к бесполезному увеличению производительности и энергии, потребляемой вентилятором Устройство внутренней насадки (рис) барабана зависит от размеров и свойств высушиваемого материала. Так, для крупнокусковых и склонных к налипанию материалов устанавливают подъемно-лопастную насадку (риса. Для крупнокусковых, малосыпучих материалов с большой плотностью применяют секторную насадку (рис, б. Для мелкокусковых
Диаметр барабана б обычно находят с помощью величины напряжения барабана сушилки по влаге А, определяемой по опытным данным. По уравнению (19.79):
A
W
L
D
V
=
?
?
?
=
4 2
?
?
. (19.79 а)
Здесь длина барабана L принимается в пределах (3,5
ч7)D
б
При известном количестве влаги W, испаряемой из материала, по уравнению (19.79 а) определяют D
б
Значения А для барабанных сушилок составляют ч кг/(м
3
•ч).
Диаметр барабана следует выбирать по нормалям НИИхиммаша:
1200
ч2400 мм (через 200 мм) и 2800 мм.
Более точно рабочий объем барабана сушилки может быть определен с помощью объемного коэффициента теплоотдачи от сушильного агента к материалу
?
V
(Дж/(м
3
•ч•град)) по уравнению t
Q
,
V
V
?
?
?
= 2 1
?
, (19.79 б)
где Q – тепловая выгрузка, Дж/ч;
? t – среднелогарифмическая разность температур между материалом и сушильным агентом, о
С.
материалов, обладающих хорошей сыпучестью, используют распределительные насадки
(рис.19.23, в, г, выполненные в виде отдельных ячеек. Для материалов сочень маленькими частицами, дающих большое пыление, применяется перевалочная насадка с закрытыми ячейками (рисе. Для некоторых пастообразных материалов применяют комбинированную насадку (рис, д в передней части барабана подъем- но-лопастную, а в остальной распределительную или пере- валочную.
Рис.19.23. Типы насадок барабанных сушилок:
а
– подъемно-лопастная;
б
– секторная в, г – распределительная д – комбинированная;
е
– перевалочная

4 9 Методика расчета
?
V
приводится в специальной литературе, с.104].
Аэрофонтанные сушилки (рис. Для сушки зернистых неслипающихся, влажных и достаточно крупных материалов во взвешенном состоянии применяются аэрофонтанные сушилки.
Это сушилки с вихревым потоком, в котором происходит закрученная циркуляция самого высушиваемого материала. В
загрузочную воронку 5 подается влажный материал, который захватывается потоком воздуха или смесью воздуха стопочными газами, и поступает в сушильную камеру 2, имеющую форму расширяющегося конуса (рис. При такой форме камеры скорость газа внизу камеры превышает скорость осаждения самых крупных частица вверху – меньше скорости осаждения самых мелких частиц. В указанном случае достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по
Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем. В сушилке с кипящим слоем материал уложен на решетку, через которую продувается сушильный агент со скоростью, необходимой для создания кипящего слоя. Принципиальная схема сушилки с кипящим слоем представлена на рис. В этой сушилке для устранения неравномерности сушки применяется направленное движение материала вдоль удерживающей его решетки. Для этого подача сырого материала производится в верхнюю часть с одной стороны сушилки, а удаление сухого материала – из нижней с
Рис.19.24. Аэрофонтанная сушилка – вентилятор 2 – сушильная камера 3 – циклон 4 – транспортер для подачи высушиваемого материала – загрузочная воронка крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева
(более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры. В сушильной камере происходит интенсивное перемешивание материала, поскольку он находится во взвешенном состоянии. Из камеры высушиваемый материал потоком газа увлекается в циклон где материал отделяется от газа.
Основной недостаток аэро- фонтанных сушилок – неравномерность сушки. Более равномерная сушка достигается в сушилках с кипящим слоем

4 9 противоположной стороны установки. Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия. Применяют также многокамерные сушилки. Они состоят из двух или более камер, через которые последовательно движется высушиваемый материал. Для материалов, малочувствительных к нагреву,
применяются двух- и трехсекционные ступенчато-противоточные сушилки с кипящим слоем. Достоинства сушилок с кипящим слоем интенсивность сушки возможность высушивания при высоких температурах, высокая степень использования тепла сушильного агента, возможность автоматического регулирования параметров процесса. Недостатки большие расходы электроэнергии для создания значительных давлений (ч мм вод.ст.),
необходимых для кипения слоя, а также измельчение частиц материала в сушилке.
продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет.
Распыление осуществляется механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков, скорость вращения которых ч об/мин. Размер капель – от 1 до мкм.
В распылительной сушилке (рис) материал подается в камеру 1 через форсунку 2. Сушильный агент движется
Рис.19.25. Сушилка с кипящим
(псевдоожиженным) слоем – вентилятор 2 – камера смешения 3 – сушильная камера 4 газораспределительная решетка 5 – питатель – порог 7 – сборник 8 – циклон
Распылительные сушилки. В
этих сушилках достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент. При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения достигает столь большой величины, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно ч с).
В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента (около 150 о
С), лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости.
В результате достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный

4 9 параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала (размером до нескольких микрон)
осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком 3. Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне 4 и рукавном фильтре 5 выбрасывается в атмосферу.
Рис.19.26. Распылительная сушилка – камера сушилки 2 – форсунка 3 – шнек для выгрузки высушенного материала 4 – циклон 5 – рукавной фильтр 6 – вентилятор 7 – калорифер
Распылительные сушилки работают также по принципам противотока и смешанного тока. Однако прямоток особенно распространен, так как позволяет производить сушку при высоких температурах без перегрева материала.
Для осаждения мелких частиц (средний размер капель обычно составляет ч мкм) и уменьшения их уноса скорость газа в камере,
считая на ее полное сечение, обычно не превышает ч м/с.
Но даже при таких скоростях унос значителен и требуется хорошее обеспыливание отработанных газов. Для более равномерного распределения сушильного агента по сечению камеры и хорошего смешивания с каплями высушиваемой жидкости используют ввод газа через штуцер, расположенный касательно к корпусу камеры,
или через ряд щелей по ее окружности.
Значения величины А для распылительных сушилок невелики
(часто в пределах ч кг/(м
3
•ч)). В фармацевтическом производстве такие сушилки нашли применение для сушки очищенных вытяжек из лекарственного растительного сырья (в производстве ликвиритона, фламина и др. Недостатками распылительных сушилок являются сравнительно высокая стоимость распылителей и сравнительно сложная их эксплуатация,
а также необходимость (из-за широкого факела распыла) большого диаметра распылительной камеры и соответственно большой площади помещения.
Для сушки зернистых (неслипающихся) и кристаллических материалов применяются пневматические сушилки. Сушка осуществляется во взвешенном состоянии в вертикальной трубе длиной дом. Частицы движутся в потоке нагретого воздуха в

4 9 течение нескольких секунд. За такое короткое время удаляется только часть свободной влаги, поэтому область применения этих сушилок ограничена. Контактные сушилки
Контактная сушка осуществляется путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку в контактных сушилках, которые делятся на периодически и непрерывно действующие. Из периодически действующих сушилок распространены вакуум-сушильные шкафы и гребковые вакуум-сушилки, в которых скорость сушки увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками. Из непрерывнодействующих применяют двухвальцовые атмосферные и вакуумные сушилки, а также одновальцовые формующие сушилки. Высушивание при пониженном давлении в замкнутом пространстве используется в тех случаях, когда материал чувствителен к высоким температурам.
Простейшими контактными сушилками периодического действия являются вакуум-сушильные шкафы (рис, которые в настоящее время широко используются в производствах с малотоннажным выпуском и разнообразным ассортиментом. К
таким относится фармацевтическое производство, где применение высокопроизводительных механизированных сушилок непрерывного действия экономически нецелесообразно.
хорошо растворяющегося вводе. Выгрузка материала производится вручную. Такие сушилки пригодны для сушки легкоокисляющихся,
взрывоопасных и выделяющих вредные или ценные пары веществ.
Однако они малопроизводительны и малоэффективны, поскольку сушка в них происходит в неподвижном слое при наличии плохо
Рис.19.27. Вакуум-сушильный шкаф – труба для введения пара – патрубок для создания вакуума 3 – корпус шкафа – дверцы для загрузки и разгрузки шкафа 5 – плиты – спускная труба
Вакуум-сушильный шкаф представляет собой цилиндрическую камеру 3, в которой размещены полые плиты 5, обогреваемые изнутри паром или горячей водой.
Высушиваемый материал в виде сгущенной сметанообразной массы намазывается на противни (толщиной ч см, которые устанавливают на плиты. Камеру герметически закрывают с помощью дверец 4, 7 и соединяют патрубком 2 с вакуумной линией. Сушка происходит под вакуумом при температуре около 50 о
С,
что зависит от глубины вакуума. При этом образуется высокий (до ч см)
слой пористого легкого материала

4 9 проводящих тепло зазоров между противнями и греющими плитами. Напряжение рабочей поверхности плит со стороны материала обычно не превышает ч кг/(м
3
•ч) влаги.
Гребковые вакуум-сушилки (рис. В такой сушилке,
имеющей цилиндрический корпус 1, паровую рубашку 2 и мешалку, скорость сушки несколько увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой 3 с гребками 4. Гребки мешалки закреплены навалу взаимно перпендикулярно на одной половине длины барабана гребки мешалки изогнуты в одну сторону, на другой – в противоположную.
Кроме того, мешалка имеет реверсивный привод, автоматически меняющий каждые ч мин направление вращения. Поэтому при работе мешалки материал, загруженный через люк 5, периодически перемещается от периферии к середине ив обратном направлении.
Вал мешалки может быть полыми через него можно также осуществлять нагрев высушиваемого материала. Свободно перекатывающиеся трубы 6 способствуют разрушению комков и дополнительно перемешивают материал. Разгрузка высушенного материала производится через люк 7. Корпус сушилки соединен с поверхностным или барометрическим конденсатором и вакуум- насосом. Производительность сушилки зависит от температуры греющего пара, величины разрежения и начальной влажности материала. Напряжение поверхности по влаге А колеблется в пределах ч кг/(м
3
•ч), те. выше, чем для вакуум-сушильных шкафов, но сушильный агрегат более сложен и требует больших эксплуатационных расходов.
Рис.19.28. Гребковая вакуум-сушилка:
1 – корпус сушилки 2 – паровая рубашка 3 – мешалка 4 – гребки – загрузочный люк 6 – трубы 7 – люк разгрузочный
Применение вакуумных сушилок, несмотря на их более высокую стоимость и сложность по сравнению с атмосферными сушилками, диктуется технологическими соображениями они пригодны для сушки чувствительных к высоким температурам вещества также для получения высушенных продуктов

4 9 повышенной чистоты. Их применяют также в случаях, когда необходимо улавливание (конденсация) паров неводных растворителей, удаляемых из материалов.
Вальцовые сушилки осуществляют непрерывную сушку жидкостей и текучих пастообразных материалов при разрежении или атмосферном давлении. Основной частью двухвальцовых сушилок
(рис.19.29), наиболее часто применяемых в фармацевтическом производстве, являются вальцы 2 и 3, медленно вращающиеся (n=
= ч об/мин) в кожухе 1 навстречу друг другу. Сверху между вальцами непрерывно подается высушиваемый материала.
Греющий пар поступает через полую цапфу внутрь каждого из вальцов, паровой конденсат отводится через сифонную трубку Материал покрывает вращающуюся поверхность вальцов тонкой пленкой, толщина которой регулируется величиной зазора между вальцами. Обычно зазор – ч мм. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слоев течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала снимается ножами 6, расположенными вдоль образующей каждого вальца.
Чем тоньше слой материала на вальцах, тем быстрей и равномернее он сушится. Однако вследствие малой продолжительности сушки часто требуется досушивание материала. В сушилке (рис.19.29)
материал после вальцов последовательно проходит сначала верхний досушиватель 7, затем – нижний Рис. Двухвальцовая сушилка – кожух 2 – ведомый полый валец на подвижных подшипниках – ведущий полый валец, установленный неподвижно 4 – сифонные трубки для отвода конденсатора 5 – привод 6 – ножи, расположенные вдоль образующей вальцов 7– верхние досушиватели; 8 – нижние досушиватели
19.9.3. Специальные сушилки
К специальным видам сушки, как указывалось ранее,
относятся: радиационная, диэлектрическая и сублимационная.
Соответственно этим видам сушки различают терморадиационные,
высокочастотные и сублимационные сушилки

4 9 9
Терморадиационные сушилки. Сушка в них осуществляется за счет тепла, сообщаемого инфракрасными лучами. Указанным способом к материалу можно подводить удельные потоки тепла,
приходящиеся нам его поверхности, в десятки раз превышающие соответствующие потоки при конвективной и контактной сушке.
Поэтому при сушке инфракрасными лучами значительно увеличивается интенсивность испарения влаги из материала.
Однако при высушивании толстослойных материалов скорость сушки может определяться не скоростью подвода тепла, а скоростью внутренней диффузии влаги или требованиями,
предъявляемыми к качеству высушиваемого материала нарушение структуры, недопустимость коробления и т.п. В начальный период радиационной сушки под действием высокого температурного градиента влага может перемещаться вглубь материала до тех пор, пока под действием большей, противоположно направленной движущей силы (за счет градиента влажности) не начнется испарение влаги из материала. Поэтому терморадиационная сушка эффективна в основном для высушивания тонколистовых материалов или лакокрасочных покрытий.
Терморадиационные сушилки по способу обогрева генераторов инфракрасного излучения подразделяют на сушилки с электрическими газовым обогревом. В качестве электрических излучателей применяют зеркальные лампы, элементы сопротивления
(панельные или трубчатые, керамические нагреватели электрические спирали, запрессованные в керамической массе. Все эти нагреватели более сложны и инерционны, чем обычные ламповые,
используемые в первый период применения терморадиационной сушки, однако они обеспечивают большую равномерность сушки.
Терморадиационные сушилки с газовым обогревом обычно проще и экономичнее сушилок с электрообогревом. При газовом обогреве излучателями являются металлические или керамические плиты, которые обогревают открытым пламенем или продуктами сгорания газов. В первом случае обогрев излучающей панели риса) открытым пламенем газовых горелок 2 производится со стороны, обращенной к материалу, который перемещается на транспортере Лучшие условия труда и больший КПД достигаются с использованием второй схемы – при нагреве продуктами сгорания газов, движущимися внутри излучателя 1 (рис, б. Газ и горячий воздух поступают в горелку 2. Продукты сгорания из камеры 6 направляются на обогрев излучающей поверхности. По пути они подсасывают с помощью эжектора 7 часть отработанных
(рециркулирующих) газов для увеличения скорости потока теплоносителя и повышения коэффициента теплоотдачи от газов к поверхности излучения. Поступающий в горелку воздух вентилятором 5 прокачивается через воздухоподогреватель 8, в котором используется тепло отходящих газов

5 0 постепенно уменьшается и при разогреве стенки до яркого накала горение концентрируется на ее внешней поверхности, которая испускает мощные потоки тепловой радиации.
Терморадиационные сушилки отличаются относительно высоким расходом энергии – ч кВт•ч на 1 кг испаренной влаги, что ограничивает их применение.
Высокочастотные (диэлектрические) сушилки. Применение сушки в поле токов высокой частоты эффективно для высушивания толстослойных материалов, когда необходимо регулировать температуру и влажность не только на поверхности, но ив глубине материала. Таким способом можно сушить материалы, обладающие диэлектрическими свойствами (пластмассы, смолы, древесину и др.).
Высокочастотная сушилка (рис) состоит из лампового высокочастотного генератора 1 и сушильной камеры 2. Из сети переменный ток поступает в выпрямитель 7, затем – в генератор,
где преобразуется в переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов 3 и 4, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. В сушилке материал высушивается сначала на ленте 5, а затем поступает на ленту где досушивается. Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале, содержащем обычно некоторое количество электролита, например раствора соли, меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда
Рис.19.30. Терморадиационные сушилки с газовым обогревом:
а
– открытым пламенем б – продуктами сгорания газов – излучающая панель 2 – газовая горелка – транспортер, на котором находится высушиваемый материал 4 – выхлопная труба 5 – вентилятор 6 – камера сгорания – эжектор 8 – воздухоподогреватель
В современных радиационных сушилках с газовым обогревом эффективно используют излучающие насадки с беспламенным горением.
Такие горелки могут быть использованы при сжигании низкокалорийного генераторного газа. Принцип беспламенного горения с излучающей насад- кой-слоем состоит в том,
что смесь горючих газов и воздуха пропускают через пористую стенку, выполненную из монолитного куска огнеупора (шамота и динаса, со скоростью, превышающей скорость воспламенения газовоздушной смеси. Вначале горение протекает в обычных условиях, затем пламя

5 0 пластин конденсатора дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются за счет смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению тепла и нагреванию высушиваемого материала.
влаги) и равномерная сушка толстослойных материалов. Однако сушка в поле высокой частоты для большинства материалов оказывается дороже конвективной в ч раза. Кроме того,
оборудование сушилок в поле высокой частоты более сложное и дорогостоящее в эксплуатации. Поэтому применение высокочастотной сушки ограничено специальными случаями, например конвейерной сушкой мелких дорогостоящих изделий, и требует технико- экономического обоснования в каждом конкретном случае.
Сублимационные сушилки. Сублимационная сушка – это сушка материалов в замороженном состоянии. При этой сушке находящаяся в материале влага переходит в пар, минуя жидкое состояние, те. сублимирует. Такая сушка называется сублимационной, или молекулярной. Ее также называют лиофильной сушкой. Термин лиофильный происходит от греческого lyo растворяю и phileo – люблю и обозначает любящий растворение или легкорастворимый. Действительно, порошки, полученные указанным методом, очень гигроскопичны и легко растворимы.
Данный способ сушки позволяет сохранить основные биологические качества высушиваемых материалов и широко используется в фармацевтическом производстве при получении ферментов, антибиотиков, препаратов крови, иммуннобиологических препаратов и др.
Применительно к процессу сушки сублимация влажного материала – процесс сушки его в замороженном состоянии
(сублимация льда, находящегося внутри материала).
Изменяя напряженность электрического поля, можно регулировать величину температурного градиента между внутренними слоями материала и его поверхностью, те. регулировать скорость сушки, а также избирательно нагревать лишь одну из составных частей неоднородного материала.
В поле токов высокой частоты возможна быстрая (за счет усиленной термодиффузии
Рис.19.31. Высокочастотная
(диэлектрическая) сушилка – ламповый высокочастотный генератор – сушильная камера 3,4 – пластины конденсаторов 5,6 – бесконечные ленты, на которых находится высушиваемый материал – выпрямитель

5 0 Как известно, состояние воды можно определить тремя фазами:
твердой, жидкой и газообразной. Фазы могут существовать как самостоятельно, таки совместно, точка одновременного существования трех фаз называется тройной точкой. Для воды она характеризуется температурой 0,0098 о
С и парциальным давлением пара 4,58 мм рт.ст. Сублимация происходит при состоянии веществ ниже этой точки (см. диаграмму на рис.19.32).
Из диаграммы видно, что если нагревать вещество (линия FD) в твердом состоянии при постоянном давлении ниже давления тройной точки, то при достижении точки D произойдет испарение твердого тела, называемое возгонкой, или сублимацией. При обратном процессе (ED) при достижении точки D будет происходить кристаллизация пара без перехода в жидкое состояние.
Эффективность применения вакуума при сушке сублимацией представлена в табл. 19.1, поданным которой очевидно, что с увеличением разрежения падает и температура фазового перехода;
при подводе тепла в условиях глубокого вакуума можно создать большие разности температур между материалом и источником тепла по сравнению с обычной вакуумной сушкой:
Таблица Зависимость температуры сублимации льда от давления окружающей среды, ?? ??.??.