I. Nguyên tắc làm việc của thiết bị sấy khô
Bản chất của quá trình sấy khô là một quá trình truyền nhiệt và khối lượng. Độ ẩm hoặc thành phần lỏng dễ bay hơi trong vật liệu ướt, dưới tác động của năng lượng bên ngoài, chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí và thoát ra, do đó làm cho vật liệu đạt được hàm lượng ướt quy định. Để đạt được quá trình này, hai điều kiện chính cần được đáp ứng: một là áp suất riêng phần hơi ẩm trên bề mặt vật liệu cao hơn áp suất riêng phần hơi ẩm trong không gian bên ngoài, để thúc đẩy sự khuếch tán của hơi ẩm từ bề mặt vật liệu ra bên ngoài; Thứ hai, nhiệt độ nguồn nhiệt cao hơn nhiệt độ vật liệu, cung cấp đủ năng lượng cho phần ướt của hơi hóa.
Nhiệt được truyền từ nguồn nhiệt nhiệt độ cao đến vật liệu ướt thông qua đối lưu, dẫn điện, bức xạ hoặc điện môi, v.v., để phần ướt của bề mặt vật liệu nhanh chóng bốc hơi. Với sự giảm liên tục của độ ẩm bề mặt, sự khác biệt nồng độ của hàm lượng ẩm được hình thành giữa bên trong vật liệu và bề mặt, dẫn đến sự khuếch tán độ ẩm bên trong lên bề mặt và tiếp tục bốc hơi, cuối cùng làm cho hàm lượng ẩm tổng thể của vật liệu giảm và hoàn thành quá trình sấy. Tốc độ sấy của vật liệu thường phụ thuộc vào tốc độ bốc hơi bề mặt và tốc độ khuếch tán của phần ẩm bên trong. Trong giai đoạn đầu sấy, tốc độ bốc hơi bề mặt nhanh hơn, tại thời điểm này tốc độ sấy chủ yếu được kiểm soát bởi tốc độ bốc hơi bề mặt; Khi quá trình sấy khô diễn ra, khi hàm lượng ẩm của vật liệu giảm đến một mức độ nhất định và tốc độ khuếch tán của phân chia ẩm bên trong đối với bề mặt chậm lại và nhỏ hơn tốc độ bốc hơi bề mặt, tốc độ sấy chủ yếu được xác định bởi tốc độ khuếch tán bên trong và liên tục giảm khi hàm lượng ẩm giảm.
II. Phân loại thiết bị sấy khô
Thiết bị sấy có nhiều loại và có thể được phân loại theo các tiêu chuẩn khác nhau. Các phương pháp phân loại phổ biến bao gồm theo quy trình vận hành, áp suất vận hành, chế độ sưởi ấm, chế độ chuyển động của vật liệu ướt và cấu trúc, v.v.
(I) Phân loại theo quy trình hoạt động
-
Máy sấy liên tục: Loại máy sấy này thích hợp để sấy khô số lượng nhỏ, nhiều loại vật liệu, và quá trình vận hành là định kỳ. Ví dụ, máy sấy hộp (nhỏ được gọi là lò nướng, lớn hơn được gọi là phòng sấy), vật liệu được đặt trong đĩa nông, không khí nóng được sấy khô qua bề mặt vật liệu ướt, phương pháp lưu thông khí thải một phần thường được sử dụng. Ưu điểm của nó là khả năng thích ứng mạnh mẽ với vật liệu và điều kiện sấy có thể được điều chỉnh linh hoạt theo các đặc tính của vật liệu khác nhau; Nhược điểm là hiệu suất nhiệt thấp, chất lượng sản phẩm không dễ đồng đều, và các hoạt động chuẩn bị như tải, dỡ hàng chiếm thời gian dài, tỷ lệ sử dụng thiết bị thấp.
-
Máy sấy liên tục: Có thể thực hiện sản xuất quy mô lớn, liên tục, hiệu quả sản xuất cao. Như máy sấy trống quay, chủ thể là hình trụ hơi nghiêng và có thể quay lại, bên trong hình trụ có một số tấm sao chép, vật liệu trong quá trình quay hình trụ được sao chép lại rải xuống, tiếp xúc đầy đủ với không khí nóng để thực hiện khô ráo. Máy sấy liên tục có khả năng sản xuất lớn, có thể hoạt động liên tục, cấu trúc tương đối đơn giản và dễ vận hành, thích hợp cho những dịp sản xuất hàng loạt, nhưng đầu tư thiết bị lớn.
(ii) Phân loại theo áp suất hoạt động
-
Máy sấy áp suất bình thường: Hoạt động trong môi trường áp suất bình thường, cấu trúc tương đối đơn giản và chi phí thấp. Nó được sử dụng rộng rãi trong những dịp không đòi hỏi khắt khe về điều kiện khô, vật liệu không dễ bị oxy hóa hoặc ít nhạy cảm với nhiệt. Ví dụ, máy sấy đường hầm, máy sấy giường Fluidized một phần, v.v.
-
Máy sấy chân không: Hoạt động trong môi trường chân không, nó có thể làm giảm áp suất riêng phần hơi ẩm của không gian, đẩy nhanh quá trình sấy, đồng thời giảm điểm sôi ướt và nhiệt độ sấy vật liệu, giảm rò rỉ hơi. Thích hợp cho các vật liệu nhạy nhiệt khô, dễ oxy hóa, nổ và độc hại, cũng như các dịp khi hơi nước ướt cần được tái chế. Máy sấy chân không phổ biến là máy sấy chân không cào, máy sấy chân không quay hình nón đôi, v.v.
(III) Phân loại theo cách sưởi ấm
-
Máy sấy đối lưu: Còn được gọi là máy sấy trực tiếp, sử dụng phương tiện sấy nóng (chẳng hạn như không khí nóng, ống khói, v.v.) để tiếp xúc trực tiếp với vật liệu ướt, truyền nhiệt theo cách đối lưu và mang hơi nước kết quả đi. Loại máy sấy này được sử dụng rộng rãi, bao gồm máy sấy Fluidized, máy sấy luồng không khí, máy sấy van, máy sấy phun, máy sấy đường hầm, v.v. Nó được đặc trưng bởi luồng không khí nóng và tiếp xúc trực tiếp với chất rắn, truyền nhiệt nhanh, tốc độ sấy cao, nhưng tiêu thụ năng lượng tương đối lớn, và độ ẩm của luồng không khí có ảnh hưởng đến tốc độ sấy và hàm lượng nước cuối cùng của sản phẩm.
-
Máy sấy dẫn điện: Còn được gọi là máy sấy gián tiếp, thông qua nguồn nhiệt (chẳng hạn như hơi nước, nước nóng, dầu dẫn nhiệt, v.v.) truyền nhiệt đến vật liệu ướt thông qua bức tường trung gian kim loại, hơi nước phân chia ướt kết quả có thể được di chuyển bằng các phương pháp như hút giảm áp, thông qua một lượng nhỏ khí thổi hoặc ngưng tụ trên bề mặt ngưng tụ nhiệt độ thấp được thiết lập riêng biệt. Loại máy sấy này có hiệu suất nhiệt cao hơn, sản phẩm không bị ô nhiễm, nhưng khả năng sấy bị hạn chế bởi diện tích truyền nhiệt của tường kim loại, cấu trúc phức tạp hơn và thường được vận hành dưới chân không. Máy sấy dẫn truyền thông thường là máy sấy vận chuyển xoắn ốc, máy sấy trống, máy sấy chân không, v.v.
-
Máy sấy Radiant: Sử dụng các bộ tản nhiệt khác nhau (chẳng hạn như bóng đèn hồng ngoại, tấm bức xạ sưởi ấm khí than, v.v.) để phát ra sóng điện từ trong một phạm vi bước sóng nhất định, được hấp thụ có chọn lọc bởi bề mặt vật liệu ướt và chuyển sang nhiệt để sấy khô. Máy sấy bức xạ có cường độ sản xuất lớn, thiết bị nhỏ gọn và linh hoạt để sử dụng, nhưng tiêu thụ năng lượng lớn, thích hợp để sấy các vật liệu có bề mặt lớn và mỏng như nhựa, vải, gỗ, sản phẩm sơn, v.v.
-
Máy sấy điện môi: Sử dụng hiệu ứng điện trường tần số cao để làm cho hiệu ứng nhiệt xảy ra bên trong vật liệu ướt để sấy khô. Phương pháp sưởi ấm này được đặc trưng bởi hàm lượng nước cao hơn trong vật liệu, càng nhiều nhiệt thu được, nó có thể đẩy nhanh quá trình bốc hơi của nước và rút ngắn thời gian sấy. Nó đặc biệt thích hợp cho việc đóng vỏ dễ dàng trong quá trình sấy cũng như các vật liệu khó loại bỏ độ ẩm bên trong, chẳng hạn như da, v.v. Nhưng điện môi sưởi khô điện năng tiêu thụ rất nhiều, hiện nay chủ yếu được sử dụng trong sản xuất thực phẩm và công nghiệp nhẹ.
(4) Phân loại theo chuyển động của vật liệu ướt
-
Máy sấy giường cố định: Vật liệu ở một vị trí tương đối cố định trong quá trình sấy, chẳng hạn như đĩa nông trong máy sấy van đặt vật liệu, gió nóng được sấy khô qua bề mặt vật liệu. Thích hợp để sấy khô số lượng nhỏ, nhiều loại vật liệu, khả năng thích ứng mạnh mẽ với vật liệu.
-
Máy sấy khuấy: Bằng cách khuấy, cào và các phương pháp khác để làm cho vật liệu liên tục lật trong quá trình sấy, tiếp xúc đầy đủ với môi trường nhiệt, nâng cao hiệu quả sấy. Ví dụ, máy sấy cào chân không, máy khuấy ngang luân phiên quay tích cực và ngược lại mỗi vài phút, cạo và trộn các vật liệu dính vào tường máy để đạt được độ khô đồng đều của vật liệu.
-
Máy sấy phun: Chất lỏng vật liệu loãng được phân tán thành các giọt sương mù thông qua bộ phun, lắng tự do và bốc hơi nhanh chóng trong luồng không khí nóng (không khí, nitơ hoặc hơi nước siêu nóng), và cuối cùng được sấy khô thành các hạt rắn tách ra khỏi luồng không khí. Thích hợp để sấy vật liệu lỏng, có thể sản xuất liên tục và tự động, và thời gian lưu trữ vật liệu ngắn, thích hợp cho vật liệu nhạy cảm với nhiệt.
-
Máy sấy kết hợp: Kết hợp nhiều cách sấy khô hoặc các loại thiết bị sấy khác nhau với nhau để phát huy lợi thế riêng của mình để đáp ứng nhu cầu sấy của các vật liệu phức tạp. Ví dụ, Fluidized giường phun granulator máy sấy, là một sự kết hợp hữu cơ của ba công nghệ fluidized, công nghệ phun sương và công nghệ sấy khô.
(V) Phân loại theo cấu trúc
Thiết bị sấy có thể được chia thành nhiều loại khác nhau như máy sấy van, máy sấy băng tải, máy sấy trống, máy sấy dọc, máy sấy khuấy cơ học, máy sấy quay, máy sấy giường lỏng, máy sấy luồng không khí, máy sấy rung, máy sấy phun, cũng như máy sấy kết hợp theo cấu trúc. Máy sấy với các cấu trúc khác nhau có các đặc điểm khác nhau về vật liệu áp dụng, hiệu quả sấy và chi phí thiết bị. Nó có thể được lựa chọn theo nhu cầu cụ thể.
III. Đặc điểm của thiết bị sấy thông thường
(I) Van máy sấy
Máy sấy van là một loại thiết bị sấy liên tục phổ biến, loại nhỏ là lò nướng, loại lớn là lò nướng. Ưu điểm của nó là khả năng thích ứng mạnh mẽ với vật liệu, có thể được sử dụng cho tất cả các loại hình dạng và tính chất của vật liệu sấy khô, thích hợp cho quy mô nhỏ và đa dạng, thay đổi lớn trong điều kiện sấy. Tuy nhiên, hiệu suất nhiệt của nó thấp hơn, do sự tích tụ của vật liệu trong đĩa nông, diện tích tiếp xúc của không khí nóng với vật liệu bị hạn chế và sức đề kháng truyền nhiệt lớn hơn bên trong vật liệu, dẫn đến thời gian sấy dài hơn và chất lượng sản phẩm không dễ dàng đồng đều.
(II) Máy sấy trống quay
Máy sấy quay (máy sấy quay) chủ thể là hình trụ hơi nghiêng và có thể xoay, bên trong hình trụ có bảng sao chép. Nó có những ưu điểm của năng lực sản xuất lớn và có thể hoạt động liên tục, cấu trúc đơn giản, hoạt động dễ dàng, ít thất bại, chi phí bảo trì thấp, phạm vi ứng dụng rộng, có thể xử lý nhiều hình thức vật liệu như bánh lọc, độ đàn hồi hoạt động lớn và quét dễ dàng. Nhưng thiết bị này cũng có một số nhược điểm, chẳng hạn như thiết bị lớn, dấu chân lớn, khó lắp đặt, tháo dỡ; Hệ số công suất nhiệt nhỏ, hiệu suất nhiệt thấp, tiêu thụ năng lượng cao; Vật liệu ở trong máy sấy trong một thời gian dài và sự khác biệt lớn về thời gian giữa các hạt vật liệu có thể dẫn đến mức độ sấy sản phẩm không đồng đều.
(III) Máy sấy phun
Máy sấy phun phân tán chất lỏng vật liệu loãng thành các giọt sương mù thông qua bộ phun, nhanh chóng bốc hơi và khô trong luồng không khí nóng. Thời gian lưu trữ vật liệu của nó ngắn, thường là 3-10 giây, đặc biệt thích hợp để sấy các vật liệu nhạy cảm với nhiệt; Sản phẩm thu được là các hạt rỗng, có độ đồng nhất, tính lưu động và độ hòa tan tốt; Nó có thể đạt được sản xuất liên tục và tự động. Nó có thể thu được các sản phẩm bột trực tiếp từ chất lỏng vật liệu, loại bỏ các hoạt động trung gian như bốc hơi, kết tinh, tách và nghiền. Tuy nhiên, hệ số truyền nhiệt của máy sấy phun thấp, kích thước thiết bị lớn và chi phí đầu tư cao; Ít đàn hồi hoạt động, sử dụng nhiệt thấp và tiêu thụ năng lượng lớn.
(IV) Máy sấy luồng không khí
Máy sấy luồng không khí làm cho môi trường nhiệt và các hạt rắn được sấy khô tiếp xúc trực tiếp, và làm cho các hạt rắn lơ lửng trong chất lỏng. Diện tích tiếp xúc hai pha lớn, tăng cường quá trình truyền nhiệt. Tốc độ sấy nhanh, chủ yếu được sử dụng để làm khô tinh thể và vật liệu hạt nhỏ, vật liệu được phân tán lơ lửng trong luồng không khí, diện tích truyền nhiệt lớn, tốc độ nhập khẩu khí nóng cao (10 - 40m/s), khí rắn hai pha tốc độ tương đối lớn, hệ số truyền nhiệt trung bình cao hơn nhiều lần đến hàng chục lần so với các loại máy sấy khác, kích thước nhỏ; Khí rắn và chảy hoạt động, phù hợp với quy luật cơ bản của sấy khô, có thể sử dụng khí nhiệt độ cao làm phương tiện sấy mà không làm cháy vật liệu; Thời gian sấy ngắn, toàn bộ quá trình sấy không quá 2 giây, đặc biệt thích hợp cho việc sấy khô vật liệu nhạy nhiệt, dễ oxy hóa và không nên nghiền nát; Hàm lượng ẩm của sản phẩm đồng đều và nhất quán; Cấu trúc đơn giản, đầu tư thiết bị nhỏ, dấu chân nhỏ, dễ vận hành, hiệu suất ổn định và số lượng sửa chữa nhỏ.
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
Máy sấy giường sôi là ứng dụng của công nghệ fluidizing cho công việc sấy khô. Thời gian dừng của các hạt trong máy sấy có thể được điều chỉnh tùy ý và vật liệu có thể thích ứng với các yêu cầu thời gian sấy khác nhau; Vận hành tốc độ không khí thấp, mặc nhẹ trên thiết bị và giảm áp suất nhỏ; Thích hợp để xử lý bột có kích thước hạt 6 - 30 mm, thiết bị nhỏ gọn. Nhưng máy sấy giường Fluidized một lớp có vấn đề phân phối không đồng đều về thời gian lưu trú của vật liệu trong giường Fluidized, có thể dẫn đến một số vật liệu khô không đủ hoặc quá khô và kiểm soát hoạt động tương đối phức tạp.
IV. Lĩnh vực ứng dụng của thiết bị sấy khô
Thiết bị sấy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, với các loại và yêu cầu hiệu suất khác nhau cho thiết bị sấy từ các ngành công nghiệp khác nhau.
(1) Công nghiệp thực phẩm
Trong quá trình chế biến thực phẩm, thiết bị sấy khô được sử dụng để loại bỏ độ ẩm khỏi thực phẩm để kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm, dễ dàng lưu trữ và vận chuyển, và để cải thiện chất lượng và hương vị của thực phẩm. Ví dụ, máy sấy phun được sử dụng để sản xuất sữa bột, bột protein, bột nước trái cây và như vậy; Fluidized giường sấy được sử dụng để sấy cà phê hòa tan, hạt gia vị; Máy sấy lò vi sóng có thể được sử dụng để sấy khô rau quả giòn, thức ăn vật nuôi, có thể giữ lại thành phần dinh dưỡng và hương vị của thực phẩm tốt hơn.
(ii) Ngành dược phẩm
Chất lượng và sự an toàn của thuốc là rất quan trọng và quá trình sấy khô phải được kiểm soát chặt chẽ. Máy sấy chân không Double Cone Gyratory thích hợp để sấy kháng sinh, API vitamin và như vậy. Nó có thể đạt được sấy khô ở nhiệt độ thấp trong môi trường chân không và giảm nguy cơ oxy hóa và ô nhiễm dược phẩm; Máy sấy đông lạnh thường được sử dụng để làm khô vắc-xin, tác nhân sinh học, v.v., có thể giữ lại các thành phần hoạt tính sinh học; Fluidizing giường Granulating sấy tất cả trong một máy có thể được sử dụng để chuẩn bị viên nén, nâng cao hiệu quả và chất lượng sản xuất dược phẩm.
(3) Công nghiệp hóa chất
Trong sản xuất hóa chất, thiết bị sấy khô được sử dụng để xử lý các nguyên liệu và sản phẩm hóa học khác nhau. Máy sấy trống thường được sử dụng để làm khô các muối vô cơ như natri clorua, amoni sulfat, v.v., với khối lượng xử lý lớn, phù hợp cho sản xuất hàng loạt; Máy sấy flash có thể được sử dụng để làm khô các vật liệu có độ nhớt cao như titan trắng, thuốc nhuộm trung gian và có thể nhận ra hoạt động liên tục; Máy sấy cào thích hợp để làm khô nhựa polymer, chất xúc tác và các vật liệu dán khác. Nó có khả năng thích ứng tốt hơn với các vật liệu có độ nhớt cao và quy mô dễ dàng.
(4) Công nghiệp bảo vệ môi trường
Với các yêu cầu ngày càng tăng về bảo vệ môi trường, thiết bị sấy khô được sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. Máy sấy vành đai có thể được sử dụng để xử lý khô bùn đô thị, chất thải công nghiệp, làm giảm khối lượng và trọng lượng của chất thải, tạo điều kiện cho việc xử lý và sử dụng tiếp theo; Máy sấy phun có thể được sử dụng để làm khô nước thải cô đặc để đạt được giảm ô nhiễm môi trường.
(V) Vật liệu mới/Công nghiệp năng lượng mới
Yêu cầu về độ chính xác và chất lượng của thiết bị sấy trong lĩnh vực vật liệu mới và năng lượng mới. Lò sấy chân không thường được sử dụng để sấy vật liệu cực dương và âm của pin lithium, đảm bảo hàm lượng nước của vật liệu phù hợp với yêu cầu để đảm bảo hiệu suất và an toàn của pin; Máy sấy hồng ngoại có thể được sử dụng để bảo dưỡng lớp phủ silicon PV, cải thiện độ bám dính và độ bền của lớp phủ.
V. Xu hướng phát triển tương lai của thiết bị sấy khô
Với sự tiến bộ liên tục của khoa học và công nghệ và sản xuất công nghiệp ngày càng nâng cao yêu cầu về hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, ngành công nghiệp thiết bị sấy đang phát triển theo nhiều hướng sau:
(1) Thông minh và tự động hóa
Thiết bị sấy trong tương lai sẽ được trang bị cảm biến và hệ thống điều khiển tiên tiến, có khả năng theo dõi trạng thái sấy, nhiệt độ, độ ẩm và các thông số khác của vật liệu trong thời gian thực và tự động điều chỉnh điều kiện sấy theo quy trình đặt trước để đạt được điều khiển thông minh. Điều này không chỉ có thể cải thiện sự ổn định của quá trình sấy khô và tính nhất quán của chất lượng sản phẩm, mà còn giảm chi phí lao động và nâng cao hiệu quả sản xuất.
(ii) Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường
Nghiên cứu và phát triển công nghệ sấy khô và thiết bị tiết kiệm năng lượng hiệu quả là hướng phát triển quan trọng trong tương lai. Ví dụ, sử dụng công nghệ tăng cường khối lượng truyền nhiệt mới để cải thiện hiệu quả nhiệt của thiết bị sấy và giảm tiêu thụ năng lượng; Phát triển các thiết bị sấy khô sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống; Tối ưu hóa thiết kế cấu trúc của thiết bị sấy khô, giảm tiêu thụ năng lượng hoạt động của thiết bị và khí thải, đạt được sản xuất thân thiện với môi trường.
c) Quy mô lớn và chuyên nghiệp
Để đáp ứng nhu cầu sản xuất công nghiệp quy mô lớn, thiết bị sấy sẽ phát triển theo hướng quy mô lớn, nâng cao năng lực sản xuất của máy đơn. Đồng thời, đối với các ngành công nghiệp khác nhau, các yêu cầu sấy đặc biệt của các vật liệu khác nhau, thiết bị sấy sẽ chuyên nghiệp hơn, nghiên cứu và phát triển các công nghệ và thiết bị sấy mục tiêu để cải thiện hiệu quả sấy và chất lượng sản phẩm.
(IV) Tích hợp đa chức năng
Tích hợp nhiều phương pháp sấy khô hoặc các quy trình liên quan khác trong một thiết bị để đạt được hoạt động tích hợp đa chức năng giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất, giảm dấu chân thiết bị và giảm chi phí đầu tư. Ví dụ, thiết bị sấy tích hợp các chức năng như sấy khô, nghiền, trộn, tạo hạt và các chức năng khác có thể đáp ứng nhiều nhu cầu xử lý của một số vật liệu trong quá trình sản xuất.
Là một thiết bị quan trọng trong sản xuất công nghiệp và cuộc sống hàng ngày, thiết bị sấy đóng một vai trò quan trọng trong tất cả các lĩnh vực. Thông qua sự hiểu biết sâu sắc về nguyên tắc làm việc, phân loại, đặc điểm, lĩnh vực ứng dụng và xu hướng phát triển trong tương lai của thiết bị sấy giúp các doanh nghiệp và các học viên liên quan lựa chọn thiết bị sấy phù hợp với nhu cầu thực tế, nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí, đồng thời cũng cung cấp hướng tham khảo cho sự đổi mới và phát triển công nghệ của ngành công nghiệp thiết bị sấy, thúc đẩy sự tiến bộ liên tục của công nghệ sấy để đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng tăng và yêu cầu bảo vệ môi trường.