Основные закономерности и особенности сушильных процессов ковров и обивок. Часть 2.

Контактная сушка.

Контактная сушка осуществляется в процессе соприкосновения материала с нагретой плоской или цилиндрической поверхностью. Нагрев поверхности производится водяным паром или высококипящими органическими веществами. Паровой обогрев обычно применяют для материалов, выдерживающих в сухом состоянии температуру 100-110°С.

Для сушки тканей применяются цилиндрические (барабанные) сушилки, которые относятся к сушилкам непрерывного действия. Основными элементами являются несколько вращающихся полых цилиндров, обогреваемых паром, подаваемым во внутреннюю полость цилиндра. Цилиндры могут располагаться в сушилках как вертикально, так и горизонтально. Материал огибает цилиндры, соприкасаясь с их горячей поверхностью только одной своей стороной или обеими сторонами. Одностороннее соприкосновение с цилиндром при меняется обычно в том случае, если на лицевой стороне материала имеется выпуклый рисунок или отделка. Контактная сушка очень редко применяется при химической чистки обивки мебели.

Особенность цилиндрических сушилок: теплоотдача от конденсирующегося пара к внутренней стенке цилиндра заметно ухудшается при работе на замасленном, загрязненном солями и влажном паре, так как все это создает значительное дополнительное сопротивление передаче теплоты. На внешней стороне теплоперенос от нагретой стенки цилиндра к материалу ухудшается за счет наличия ржавчины, накопления грязи и клея на поверхности цилиндра, а также при ухудшении контакта между стенкой и высушиваемым материалом. Значительно ухудшается работа сушилки при попадании воздуха в цилиндр и при несвоевременном отводе конденсата. Образующийся в цилиндрах и вальцах конденсат никогда полностью из них не удаляется, поэтому на внутренней вращающейся поверхности формируется жидкостная пленка, ухудшающая процесс переноса теплоты.

Ленточные сушилки с сопловым обдувом ткани перегретым паром.
Характерным для сушилок этого типа является создание условий, при которых происходит разрушение пограничного слоя на поверхности материала перегретым паром, что существенно повышает коэффициенты тепло- и массоотдачи.

В качестве теплоносителя обычно используют перегретый пар с низким давлением. Удельный расход пара в сушилке составляет примерно 1,5 кг на 1 кг испаренной влаги.

К недостаткам данного типа сушилок нужно отнести сложную систему герметизации и специальные конструкции для ввода и вывода материала; наличие нескольких вентиляторов, обеспечивающих потоки пара через сопла и отсос отработанного пара; высокий расход электроэнергии (например, для текстильной сушилки производительностью 400 кг/ч мощность электродвигателей составляет 90 кВт).

Терморадиационные сушилки.
Источником тепловой энергии в такого рода сушилках, в основном, являются электролампы различной конструкции или электронагреватели, выполненные из металла или керамики. Определяющим преимуществом сушки инфракрасными лучами является повышенная интенсивность испарения влаги. По сравнению с конвективной сушкой тонких материалов интенсивность процессов в радиационной сушилке выше в несколько раз. Так, при температуре излучателя 600оС тепловой поток увеличивается в 30 раз, а при температуре 800 оС – в 70 раз по сравнению с конвективной сушкой.

Терморадиационная сушилка проста в эксплуатации, компактна, что позволяет сократить производственные площади. При сушке текстиля инфракрасными лучами продолжительность сушки уменьшается в 30-100 раз по сравнению с конвективной или контактной сушкой. Радиационная сушка с термоизлучателем 1,2-1,5 м2 Эквивалентна контактной сушилке с 24 сушильными цилиндрами. Отсутствие инерционности ламповых нагревателей позволяет проводить комбинированную сушку с чередованием периодов нагрева и охлаждения для улучшения массообменных процессов внутри толстых тканей и кож, т. е. улучшать равномерность просушивания ткани по ее толщине. Основными недостатками ламповых сушилок являются относительно высокий расход электроэнергии и низкий приведенный КПД, непрочность ламповых генераторов, ограниченность в выборе расстояния между влажной тканью и нагревателем, избирательное поглощение инфракрасных лучей участками ткани различного цвета, что приводит к неоднородности температурного поля.

Широкая газификация промышленных предприятий позволила применять терморадиационные сушилки с газовым обогревом. Такие излучатели, особенно панельные, по сравнению с ламповыми обеспечивают более равномерный обогрев и сушку изделий. Управление излучательными элементами с газовым обогревом позволяет изменить температуру излучателя за несколько минут без остановки сушилки, что очень важно при комбинированных методах сушки. Терморадиационные сушилки с газовым обогревом в большинстве случаев более экономичны, чем сушилки с электрическим обогревом.

Недостатком их является более сложная эксплуатация и худшие условия труда (в случае применения сушилки с разомкнутой циркуляцией). Область использования терморадиационных сушилок ограничена. Их не рекомендуют применять, если сушествуют ограничения в части пересушивания материала, его усадки и коробления, а также выгорания красителей. Поэтому на фабрике химчистки ковров, такие методы сушки применяются только в особых специальных случаях.

Фильтрационная сушка тканей и кож.
Как уже было отмечено ранее, рост управляемых факторов конвективной сушки, т. е. параметров воздуха, при водит не только к интенсификации процесса, но и, как правило, к неоправданным энергозатратам. С повышением скорости воздушного потока резко возрастает расход электроэнергии на его транспортирование, а при увеличении температуры растут тепловые потери со сбрасываемым в атмосферу воздухом и через изоляцию в окружающий воздух.

Изменение параметров воздуха интенсифицирует процесс массоотдачи и очень слабо воздействует на скорость переноса влаги в ткани массопроводностью (паропроводностью). Причем, чем толще ткань, тем меньшее воздействие оказывают управляемые факторы во втором периоде на диффузию паров влаги в ткани. Повышение температуры воздуха ведет к повышению температуры ткани.

Пропустив воздух через слой ткани, т. е. организовав фильтрационное движение воздуха через ткань, и этим самым обеспечив контакт воздуха с внутренней поверхностью, можно интенсифицировать процессы переноса, т. е. сушку в первом периоде, в десятки раз. В указанных ранее тепло- и массофизических процессах удаления влаги в условиях фильтрационной сушки происходит также механическое удаление свободной влаги из ткани в первоначальный момент сушки непосредственно после завершения этапа химической чистки обивки мебели. Этот процесс осуществляется вытеснением капельной влаги из пор ткани (свободного объема) потоком воздуха. Очевидно, чем выше его скорость, тем больше степень обезвоживания.