Princípio de funcionamento do equipamento de secagem
A essência do processo de secagem é um processo de transferência de calor. A umidade ou a composição líquida volátil no material úmido, sob o efeito da energia externa, se transforma do líquido para o gás e escapa, permitindo que o material alcance o conteúdo úmido prescrito. Para realizar este processo, é necessário atender a duas condições-chave: uma é que a pressão parcial de vapor da parte úmida da superfície do material é maior do que a pressão parcial de vapor da parte úmida no espaço externo, para promover a difusão da parte úmida da superfície do material para o exterior; Segundo, a temperatura da fonte de calor é superior à temperatura do material, fornecendo energia suficiente para a vaporização da umidade.
O calor da fonte de calor de alta temperatura é transferido para o material úmido por convecção, condução, radiação ou dielétrica, o que faz com que a umidade da superfície do material se vaporize rapidamente. À medida que a umidade da superfície diminui constantemente, a diferença de concentração de conteúdo úmido entre o interior do material e a superfície é formada, o que leva à dispersão e vaporização contínua da umidade interna para a superfície, o que finalmente reduz o conteúdo úmido do material como um todo e conclui o processo de secagem. A taxa de secagem do material geralmente depende da taxa de vaporização da superfície e da taxa de difusão da umidade interna. No período anterior à secagem, a taxa de vaporização da superfície é mais rápida, neste momento a taxa de secagem é controlada principalmente pela taxa de vaporização da superfície; À medida que a secagem ocorre, quando o conteúdo úmido do material diminui até um certo ponto, a taxa de difusão da superfície da divisão úmida interna diminui e é menor que a taxa de vaporização da superfície, a taxa de secagem é determinada principalmente pela taxa de difusão interna e diminui constantemente com a redução do conteúdo úmido.
Classificação dos equipamentos de secagem
Há uma grande variedade de equipamentos de secagem que podem ser classificados de acordo com diferentes critérios. As classificações comuns incluem o processo operacional, a pressão operacional, o modo de aquecimento, o modo de movimento do material úmido e a estrutura.
Classificação por processo operacional
-
Secador intermitenteEste tipo de secador é adequado para secar pequenos lotes e várias variedades de materiais, o processo de operação é periódico. Por exemplo, um secador caixa (pequeno chamado de forno, grande chamado de secador), o material é colocado em um disco raso, o ar quente é secado através da superfície do material úmido, o método de circulação parcial de gases de escape comumente usado. Sua vantagem é a alta adaptabilidade ao material, que pode ajustar flexibilmente as condições de secagem de acordo com as propriedades de diferentes materiais; A desvantagem é que a eficiência térmica é baixa, a qualidade do produto não é uniforme, e a operação preparatória de carregamento e descarga ocupa muito tempo e a utilização do equipamento é baixa.
-
Secador contínuoCapaz de alcançar a produção em massa e contínua, com alta eficiência de produção. Como um secador de cilindro, o corpo principal é um cilindro ligeiramente inclinado e rotativo, o cilindro está equipado com várias placas de cópia, o material é copiado e espalhado durante a rotação do cilindro, em contato completo com o ar quente para secar. A capacidade de produção do secador contínuo é grande, pode operar contínuamente, a estrutura é relativamente simples, fácil de operar, adequado para a produção em massa, mas o investimento em equipamentos é grande.
Classificação por pressão operacional
-
Secador de pressão regularOperação em ambiente de pressão constante, estrutura relativamente simples e baixo custo. É amplamente utilizado em situações em que as condições de secagem não são exigentes, os materiais não são fáceis de oxidar ou são menos sensíveis ao calor. Por exemplo, secadores de túnel, secadores parciais de leito fluido, etc.
-
Secador a vácuoOperando em um ambiente de vácuo, pode reduzir a pressão parcial de vapor húmido do espaço, acelerar o processo de secagem, ao mesmo tempo que reduz o ponto de ebulição húmido e a temperatura de secagem do material, reduzindo a fuga de vapor. Ideal para secar materiais sensíveis ao calor, oxidáveis, explosivos e tóxicos, bem como para situações em que o vapor úmido precisa ser reciclado. Os secadores a vácuo comuns são secadores a vácuo, secadores a vácuo rotativos de duplo cono, etc.
3) Classificação por aquecimento
-
Secador convexoTambém conhecido como secador direto, o uso de meios de secagem quentes (como ar quente, gás de fumo, etc.) em contato direto com materiais úmidos para transferir calor por convecção e tirar o vapor gerado. Esses tipos de secadores são amplamente aplicados, incluindo secadores de fluidificação, secadores de fluxo de ar, secadores de vagão, secadores de pulverização, secadores de túnel, etc. Caracteriza-se pelo contato direto entre o fluxo de ar quente e o sólido, a transferência de calor é rápida, a taxa de secagem é alta, mas o consumo de energia é relativamente grande e a umidade do fluxo de ar afeta a taxa de secagem e o conteúdo final de água do produto.
-
Secador condutorTambém conhecido como secador indireto, através da fonte de calor (como vapor, água quente, óleo condutor de calor, etc.) através da parede intermetal para o material úmido, o vapor úmido gerado pode ser absorvido com redução de pressão, entrada em uma pequena quantidade de gás de sopro ou condensação de superfície de condensador de baixa temperatura configurado separadamente e outros métodos. Esses secadores têm uma eficiência térmica elevada, o produto não está contaminado, mas a capacidade de secagem é limitada pela área de transferência de calor da parede metálica, a estrutura é mais complexa e muitas vezes é operada a vácuo. Os secadores condutores comuns são secadores de transporte em espiral, secadores de rolos, secadores a vácuo, etc.
-
Secador radianteUsando vários radiadores (como lâmpadas de infravermelho, placas de radiação aquecidas por gás, etc.) para emitir ondas eletromagnéticas de uma certa faixa de comprimentos de onda, que são absorvidas seletivamente pela superfície do material úmido e transformadas em calor para secagem. A intensidade de produção do secador de radiação é grande, o equipamento é compacto, o uso é flexível, mas o consumo de energia é grande, e é adequado para materiais grandes e finos de superfície seca, como plástico, pano, madeira, produtos pintados, etc.
-
Secador dielétricoUtilizar o efeito do campo elétrico de alta frequência para secar o efeito térmico dentro do material úmido. Este método de aquecimento é caracterizado por quanto maior o teor de água no material, maior o calor obtido, pode acelerar a evaporação da água e reduzir o tempo de secagem, especialmente adequado para materiais que são fáceis de descascar durante o processo de secagem e a umidade interna é difícil de remover, como couro, etc. No entanto, o consumo de energia elétrica para aquecimento e secagem dielétrico é grande e atualmente é usado principalmente na produção de alimentos e indústria leve.
Classificação de materiais úmidos
-
Secador de cama fixaO material está em uma posição relativamente fixa durante o processo de secagem, como o material colocado em um disco raso no secador de vagão, o ar quente é secado através da superfície do material. É adequado para secagem de pequenos lotes e várias variedades de materiais, com forte adaptabilidade ao material.
-
Secador agitadoPor meio de agitação, rastreamento, etc., o material continua a girar durante o processo de secagem, em contato completo com o meio térmico, melhorando a eficiência de secagem. Por exemplo, um secador a vácuo, o agitador horizontal gira positivamente e inversamente alternadamente a cada alguns minutos, raspando e misturando o material adesivo à parede do dispositivo para obter uma secagem uniforme do material.
-
Secador por pulverizaçãoO líquido diluído é disperso em gotas de névoa através do nebulizador, que se deposita livremente e evapora rapidamente em um fluxo de ar quente (ar, nitrogênio ou vapor de água sobreaquecido) e, finalmente, é secado como partículas sólidas separadas do fluxo de ar. É adequado para a secagem de materiais líquidos, a produção contínua e automatizada, e o tempo de permanência do material é curto, adequado para materiais sensíveis ao calor.
-
Secador combinadoCombine vários métodos de secagem ou diferentes tipos de equipamentos de secagem para aproveitar suas respectivas vantagens para atender às necessidades de secagem de materiais complexos. Por exemplo, o secador de granulação em spray de leito fluido é uma combinação orgânica de tecnologia de fluidização, tecnologia de pulverização e tecnologia de secagem.
5) Classificação por estrutura
O equipamento de secagem por estrutura pode ser dividido em secador de vagão, secador transportador, secador de rolo, secador vertical, secador mecânico, secador rotativo, secador de cama fluida, secador de fluxo de ar, secador vibratório, secador de pulverização e secador combinado. Os secadores de diferentes estruturas têm características em termos de materiais aplicáveis, eficiência de secagem, custos de equipamento e outros, que podem ser escolhidos de acordo com as necessidades específicas.
Características dos equipamentos de secagem comuns
(1) Secador de cabine
O secador de cabine é um dispositivo de secagem intermitente comum, pequeno para o forno e grande para a sala de secagem. Sua vantagem é a alta adaptabilidade ao material, pode ser usado para secar materiais de várias formas e propriedades, adequado para pequenas variedades e grandes mudanças de condições de secagem. No entanto, sua eficiência térmica é baixa, devido ao material acumulado no disco raso, a área de contato do ar quente com o material é limitada, e a resistência à transmissão de calor dentro do material é maior, o que resulta em um tempo de secagem mais longo e a qualidade do produto não é fácil de uniformizar.
(2) Secador de cilindro
O corpo principal do secador de cilindro (secador rotativo) é um cilindro ligeiramente inclinado e rotativo, com placas de cópia no cilindro. Tem grande capacidade de produção, operação contínua, estrutura simples, operação fácil, poucas falhas, custos de manutenção baixos, ampla gama de aplicação, pode lidar com vários tipos de materiais, como bolo de filtro e outros, grande flexibilidade operacional, limpeza fácil. Mas o equipamento também tem algumas desvantagens, como o equipamento é grande, ocupa uma grande área, instalação, dificuldades de desmontagem; Pequeno fator de capacidade térmica, baixa eficiência térmica e alto consumo de energia; O tempo de permanência do material no secador é longo e a diferença de tempo de permanência entre as partículas do material é grande, o que pode levar ao grau desigual de secagem do produto.
(3) Secador por pulverização
O secador por pulverização dispersa o líquido diluído em gotas de névoa através do nebulizador, que se evaporam rapidamente em um fluxo de ar quente. O tempo de permanência do material é curto, geralmente de 3 a 10 segundos, especialmente adequado para a secagem de materiais sensíveis ao calor; Os produtos resultantes são partículas ocas, com boa uniformidade, fluidez e solubilidade; Pode alcançar a produção contínua e automatizada, o produto em pó pode ser obtido diretamente do líquido, evitando operações intermediárias como evaporação, cristalização, separação e esmagamento. No entanto, o coeficiente de transferência de calor do secador por pulverização é baixo, o equipamento é grande e o custo de investimento é alto; A flexibilidade operacional é menor, a utilização térmica é baixa e o consumo de energia é grande.
(4) Secador de fluxo de ar
O secador de fluxo de ar faz com que o meio térmico e as partículas sólidas a serem secadas entrem em contato direto e deixem as partículas sólidas suspensas no fluido, com uma área de contato de duas fases grande, reforçando o processo de transferência de calor e massa. Sua velocidade de secagem rápida, principalmente para secar cristais e materiais de partículas pequenas, material disperso suspenso no fluxo de ar, área de transferência de massa de calor grande, alta velocidade de importação de gás quente (10 - 40m / s), alta velocidade relativa entre as duas fases de fixação de gás, o fator médio de transferência de calor é várias vezes a dezenas de vezes maior do que outros tipos de secadores, volume pequeno; Operação de fluxo paralelo de fixação de gás, de acordo com as leis básicas de secagem, pode usar gás de alta temperatura como meio de secagem sem queimar o material; Tempo de secagem curto, todo o processo de secagem não excede 2 segundos, especialmente adequado para a secagem de materiais sensíveis ao calor, oxidáveis e não desejáveis; o conteúdo úmido do produto é uniforme; A estrutura é simples, o investimento no equipamento é pequeno, a área ocupada é pequena, a operação é fácil, o desempenho é estável e a manutenção é pequena.
(5) secador de cama de ebulição (secador de cama fluida)
O secador de cama de ebulição é a aplicação da tecnologia de fluidização em operações de secagem. O tempo de permanência das partículas no secador pode ser ajustado arbitrariamente para adaptar-se a diferentes requisitos de tempo de secagem do material; A velocidade do ar operacional é baixa, o desgaste do equipamento é leve e a pressão é reduzida; Adequado para processar materiais em pó de tamanho de partículas de 6 a 30 mm, equipamento compacto. Mas o secador de fluido de camada única tem um problema de distribuição desigual do tempo de permanência do material no fluido, o que pode levar a secagem insuficiente ou excessiva de alguns materiais, o controle operacional é relativamente complexo.
Área de aplicação de equipamentos de secagem
Os equipamentos de secagem são amplamente utilizados em muitas indústrias, e os tipos e requisitos de desempenho dos equipamentos de secagem são diferentes em diferentes indústrias.
a) Indústria alimentar
Durante o processamento de alimentos, os equipamentos de secagem são usados para remover a umidade dos alimentos para prolongar a vida útil dos alimentos, facilitar o armazenamento e o transporte e melhorar a qualidade e o sabor dos alimentos. Por exemplo, secadores por pulverização são usados para a produção de leite em pó, proteína em pó, suco em pó, etc.; Secador de cama fluida para secagem de café instantâneo e partículas de condimentos; O secador de microondas pode ser usado para secar os pedaços de frutas e legumes, alimentos para animais de estimação, para manter melhor os nutrientes e o sabor dos alimentos.
b) Indústria farmacêutica
A qualidade e a segurança dos medicamentos são essenciais e o processo de secagem deve ser rigorosamente controlado. A secadora de vácuo rotativa de cone duplo é adequada para a secagem de antibióticos, matérias-primas vitamínicas, etc., pode alcançar a secagem a baixa temperatura no ambiente de vácuo, reduzindo o risco de oxidação e poluição de medicamentos; A secadora congelada é comumente usada para secar vacinas, agentes biológicos, etc., e pode manter os ingredientes bioativos; A secadora de gránulos de leito fluido pode ser usada para a preparação de partículas de comprimidos, melhorando a eficiência e a qualidade da produção de medicamentos.
3) Indústria química
Na produção química, os equipamentos de secagem são usados para processar uma variedade de matérias-primas e produtos químicos. A secadora de rolos é comumente usada para secar sais inorgânicos (como cloreto de sódio, sulfato de amônio) e outros, com grande volume de tratamento, adequado para produção em massa; A secadora de vaporização flash pode ser usada para secar materiais altamente viscosos úmidos, como pó de titânio, intermediários de corantes e outros, para alcançar operações contínuas; A secadora de raio é adequada para a secagem de materiais de pasta e pasta como resina de polímero, catalisador e outros, com uma boa adaptabilidade a materiais de alta viscosidade e fácil escalagem.
4) Indústria ambiental
Com o aumento dos requisitos de proteção ambiental, a aplicação de equipamentos de secagem no campo da proteção ambiental também está se tornando cada vez mais ampla. A secadora de cinta pode ser usada para o tratamento seco de lama municipal e resíduos industriais, reduzindo o volume e o peso dos resíduos para facilitar a eliminação e utilização posteriores; A secadora por pulverização pode ser usada para secar o concentrado de águas residuais para reduzir a poluição ambiental.
Novos materiais / indústria de novas energias
Na área de novos materiais e novas energias, a precisão e a qualidade dos equipamentos de secagem são exigidas. A caixa de secagem a vácuo é frequentemente usada para secar materiais de pólos positivos e negativos de baterias de lítio, para garantir que o conteúdo de água do material atenda aos requisitos para garantir o desempenho e a segurança da bateria; Os secadores infravermelhos podem ser usados para curar o revestimento de silicone fotovoltaico, melhorando a adesão e a durabilidade do revestimento.
Tendências futuras dos equipamentos de secagem
Com o progresso contínuo da ciência e tecnologia e a produção industrial para eficiência, economia de energia e proteção ambiental, a indústria de equipamentos de secagem está se desenvolvendo nas seguintes direções:
a) Inteligência e Automação
Os equipamentos de secagem do futuro serão equipados com sensores e sistemas de controle avançados, capazes de monitorar em tempo real parâmetros como o estado seco do material, temperatura, umidade e ajustar automaticamente as condições de secagem de acordo com os procedimentos predefinidos para alcançar um controle inteligente. Isso não só melhora a estabilidade do processo de secagem e a consistência da qualidade do produto, mas também reduz os custos de mão de obra e melhora a eficiência da produção.
b) Economia de energia e proteção ambiental
O desenvolvimento de tecnologias e equipamentos de secagem eficientes e eficientes em termos energéticos é uma direção importante para o futuro. Por exemplo, a adoção de novos tipos de tecnologia de reforço da transferência de calor e massa para melhorar a eficiência térmica dos equipamentos de secagem e reduzir o consumo de energia; Desenvolver equipamentos de secagem que utilizem fontes renováveis (como energia solar e eólica) para reduzir a dependência de fontes de energia fósseis tradicionais; Otimizar o design estrutural do equipamento de secagem, reduzir o consumo de energia operacional do equipamento e as emissões de gases de escape, alcançar a produção ambiental.
3) Ampliação e especialização
Para atender às necessidades da produção industrial em massa, os equipamentos de secagem se desenvolverão em direção à grande escala e melhorarão a capacidade de produção de máquinas individuais. Ao mesmo tempo, para diferentes indústrias e requisitos especiais de secagem de diferentes materiais, os equipamentos de secagem serão mais especializados e desenvolverão tecnologias e equipamentos de secagem direcionados para melhorar o efeito de secagem e a qualidade do produto.
4) Integração multifuncional
A integração de vários métodos de secagem ou outros processos relacionados em um único equipamento permite operações multifuncionais e integradas que simplificam os processos de produção, reduzem a área de equipamento e reduzem os custos de investimento. Por exemplo, equipamentos de secagem que combinam funções como secagem, esmagamento, mistura e granulação podem atender a diversas necessidades de processamento de certos materiais durante o processo de produção.
Equipamentos de secagem desempenham um papel fundamental em todos os campos como equipamentos importantes na produção industrial e na vida cotidiana. Através de uma compreensão aprofundada do princípio de funcionamento, classificação, características, áreas de aplicação e tendências futuras de desenvolvimento do equipamento de secagem, ajuda as empresas e os profissionais relevantes a escolher o equipamento de secagem adequado de acordo com as necessidades reais, melhorar a eficiência de produção e reduzir os custos, ao mesmo tempo que fornece orientação para a inovação tecnológica e o desenvolvimento da indústria de equipamentos de secagem, impulsionando o progresso contínuo da tecnologia de secagem para se adaptar às crescentes demandas do mercado e aos requisitos ambientais.