refinaryrig
تنها ۴ روز و ۸ ساعت و ۴۴ دقیقه تا پایان تخفیفات نوروزی
افراد میهمان مجاز به دانلود فایل نمی باشند. اگر حساب کاربری دارید وارد شوید و مجدد تلاش کنید. در غیر این صورت ثبت نام کنید.
انصراف

خشک کردن در صنعت


۱ ۱۱۹۲۲ ۵ ۱۳۹۲/۱۲/۱۲ ۰۱:۱۷

خشك كردن جامدات يكي از قديمي ترين و رايج ترين نوع عمليات واحدي است كه در صنايع مختلف از جمله كشاورزي، سراميك ، شيميايي ، غذائي، داروئي، كاغذ ، چوب ، معدن، پليمر و نساجي كاربرد دارد اين پديده جزء ناشناخته ترين و پيچيده ترين عمليات واحدي است كه وجود دارد. چرا كه با توجه به گوناگوني مواد و رفتارشان نكات مبهم و مهمي را به همراه داشته كه هنوز بعضي از اين نكات روشن نشده اند علاوه بر اين چون مدلسازي و توضيح رياضي آن بايد همزمان براي هر سه پديده انتقال كه شامل انتقال حرارت ، جرم و اندازه حركت است (براي بيش از يك فاز) تدوين شود و معادلات مربوطه به دست آيد اين عمل معمولاّّ بسيار مشكل و پيچيده خواهد بود از اين رو عمليات خشك كردن معمولاّّ تركيبي از علم و تكنولوژي و هنر در نظر گرفته مي شود و هنر در پديده خشك كردن در اين است كه بايد بتوان از مشاهدات تجربي و تجربيات فرايندي در طراحي و انتخاب خشك كن ها استفاده نمود.
سعی مکنم که کامل در مورده این مبحث از مقالات و از کتب معتبر مطلب جمع اوری کنم.....

هومن نجفی
عضو فعال

به اشتراک بگذارید
برای ارسال نظر باید ثبت نام کنید یا به حساب خود وارد شوید.

هومن نجفی
هومن نجفی
عضو فعال
تعريف :
Drying Process

معمولا” عمل خشك كردن به عملياتي گفته مي شود كه درآن يك مايع توسط تبخير از جامد جدا مي شود يعني ابتدا آن را به بخار تبديل كرده و سپس به راحتي جدا مي كنند.
ولي جداسازي همين رطوبت به روش مكانيكي مثل فشردن ، سانتريفوژ را نمي توان خشك كردن به حساب آورد البته معمولا” قبل از يك مرحله خشك كردن يك عمل رطوبت زدايي مكانيكي وجود دارد و اين جداسازي رطوبت توسط عمليات مكانيكي آسانتر و ارزانتر از استفاده از روش هاي حرارتي است .
در پاره اي موارد به جاي حرارت از اشكال ديگر انرژي نظير ميدان امواج راديوئي ، فعل و انفعالات شيميايي و …. جهت تبخير مايع استفاده مي شود مايعي كه در حين خشك كردن تبخير مي شود هميشه آب نيست امكان دارد از نوع حلالهاي فرار و مواد قابل اشتعال و حتي سمي باشد.
مواد خشك شونده

انواع بسياري از مواد وجود دارند كه بايد خشك شوند و اغلب اين مواد داراي خواص فيزيكي و شيميايي متنوعي هستند همچنين روشهاي فراوان و متفاوتي براي خشك كردن اين مواد و رساندن حرارت به آنها وجود دارد طبقه بندي همه روشهاي خشك كردن موجود كاري بسيار مشكل است.
1- بلورهاي مواد آلي يا معدني و مواد دانه اي شكل (معمولا” در مخلوطها ) كه غالبا” بزرگتر از يك ميليمتر هستند.( Granules )
2- مواد جامد متخلخل نظير ذرات لاستيك مصنوعي( Crumbs )
3- خميرها و موادگلي شكل حاصل از فيلترها و سانتريفوژها (Sludge )
4- پودرهاي سيالي كه معمولا” كوچكتر از 200 ميكرون بوده و امكان دارد كه در حالت مرطوب بطور نسبي سيال باشند و در حالت خشك همچون گردو غبارند (Free Flowing Powder )
5- مايعات غليظ يا دوغابها ( Slurries )
دوغابها بايد بدون جداكردن مواد جامد مرطوب آن خشك شوند.
6- مايعاتي نظير محلولهاي حاصل از استخراج، امولسيون ها و تعدادي از محلولهاي ديگر.

 
در صنعت خشك كن هاي گوناگون موجود است كه اكثرا” قادرند فقط يك دسته از مواد مرطوب مذكور در بالا را خشك نمايند كه طراح بايد اين مسئله را در نظر بگيرد.
 
 
مكانيزم هاي انتقال حرارت

در خشك كن ها حرارت اكثرا” بصورت جابجايي و يا هدايت منتقل مي شود در اكثرخشك كن ها بخش كمي از حرارت از طريق تشعشع انتقال مي يابد.
وسائلي كه براي انتقال حرارت بطريق جابجايي يا هدايت بكار برده مي شوند بطور طبيعي امكان خارج كردن بخار را فراهم مي آورند در حاليكه در انتقال حرارت به طريق تشعشع كه نيازي به اين وسائل نيست امكان خارج نمودن همزمان بخار از سيستم وجود ندارد به اين علت است كه انتقال حرارت تشعشعي در بيشتر موارد عامل اصلي نيست.
خشك كردن از طريق هدايت با خشك كردن از طريق جابجايي اندكي تفاوت دارد. در حالت هدايت مواد جامد مرطوب در محفظه اي كه از بيرون حرارت داده مي شود قرار داده شده و بخارهاي حاصله از سوراخي كه در نظر گرفته شده، خارج مي شوند. معمولا” فشار محفظه را پائين نگه مي دارند تا نيروي محركه حرارتي افزايش يابد.
در حالت جابجايي گاز داغ بر روي سطح مواد جامد مرطوب دميده مي شود و در نتيجه هم منبع حرارتي تأمين مي شود و هم امكان خارج نمودن بخار فراهم مي گردد.
در مدتيكه عمل خشك كردن در يك خشك كن هدايتي صورت مي گيرد شدت خشك كردن معمولا” بطور يكنواخت كاهش مي يابد كه ناشي از كاهش انتقال حرارت از جداره خشك كن به مواد جامد در حال خشك شدن مي باشد،
در خشك كن ها يك ضريب كلي انتقال حرارت از منبع حرارتي به مواد جامد در حال خشك شدن در نظر مي گيرند.
×فرض: دماي مواد جامد در حال خشك شدن را مي توان نقطه جوش مايع يا محلول در نظر گرفت.
شدت خشك شدن در يك خشك كن هدايتي به سرعت انتقال جرم بستگي چنداني ندارد ولي اين موضوع به معناي عدم وابستگي شدت خشك شدن به خواص ماده نيست.

در حالت انتقال حرارت از طريق جابجايي كه با حالت هدايت خيلي فرق دارد ضريب انتقال حرارت در مجموع بالاست و در طول پروسس خشك كردن تغيير زيادي
نمي كند محدوديت شدت خشك شدن در اين حالت تا حدود زيادي متأثر از ضريب انتقال جرم است .
در اين حالت خشك شدن در دو مرحله متفاوت صورت مي گيرد.
1. Constant rate drying
در خشك شدن با شدت ثابت زمان عمليات بوسيله انتقال حرارت به مواد كنترل مي شود روند آن قابل پيش بيني بوده و كم و بيش مستقل از كيفيت مواد عمل مي كند.
2. Faling rate drying
در خشك شدن با شدت نزولي عمليات بوسيله انتقال جرم محدود شده و به خواص مواد در حال خشك شدن بستگي دارد و روند آن قابل پيش بيني نيست. در يك خشك كن جابجائي بخش قابل ملاحظه اي از زمان خشك شدن صرف عمل خشك شدن با شدت نزولي مي شود. نقطه اي كه در آن تغيير از خشك شدن با شدت ثابت به شدت نزولي صورت مي گيرد رطوبت بحراني ناميده مي شود و تابعي است از هر دو عامل خشك شدن با شدت ثابت و انتقال جرم.
خشك شدن با شدت ثابت به شرايط خارجي و شكل هندسي خشك كن بستگي دارد.انتقال جرم به خواص ماده خشك شونده وابسته است.
عامل اصلي در خشك شدن انتقال جرم از مواد جامد مرطوب مي باشد كه اين انتقال خود به عواملي از قبيل؛ اندازه ، شكل و حالت ذرات تشكيل دهنده مواد جامد و چگونگي خروج مايعات و بخارها از منافذ و خلل و فرج داخل مواد جامد و سطح خارجي آنها بستگي دارد.
 
۱۳۹۲/۱۲/۱۲ ۰۱:۱۸

هومن نجفی
هومن نجفی
عضو فعال
روشهاي خشك كردن

1-خشك كردن با استفاده ا زانتقال حرارت جابجايي
در اين حالت مواد جامد مرطوب بوسيله عبور جريان گاز داغ از لابه لا و يا از روي سطح بستر مواد خشك مي شوند. گاز داغ هم بعنوان عامل انتقال حرارت از طريق جابجايي و هم بعنوان خارج كننده بخارات حاصل عمل مي كند اگر گاز داغ در دما و رطوبت ثابت وارد سيستم گردد ملاحظه مي شود كه پروسس خشك كردن در دو مرحله مجزا صورت مي گيرد در ابتدا شدت خشك شدن ثابت بوده و سپس در يك مقدار مشخص بتدريج كاهش مي يابد تا وقتي كه به صفر مي رسد و اين هنگاميست كه مواد كاملا” خشك شده اند به اين مقداررطوبت Critical moisture constent مي گويند.
برخي مواقع امكان دارد مقدار رطوبت اوليه كمتر از مقدار رطوبت بحراني باشد در اينصورت عمل خشك كردن تماما” در مرحله شدت نزولي بوده و در هيچ مرحله اي ثابت نيست.
مرحله خشك شدن با شدت ثابت در حالتي اتفاق مي افتد كه سطح مواد جامد بوسيله مايع مرطوب شده و خشك شدن در سطح مواد صورت مي گيرد در اين حالت شدت خشك شدن كلا” توسط شرايط خارجي كنترل مي شود كه اين شرايط در حالت انتقال كنوكسيوني شامل موارد ذيل هستند :
ü- دماي گاز خشك كننده
ü- مقدار رطوبت گاز خشك كننده
ü- سرعت گاز خشك كننده
در خشك شدن با شدت نزولي ميزان انتقال مايع به سطح كاهش يافته بطوريكه به عامل تعيين كننده زمان خشك شدن تبديل مي شود پس تأثير شرايط خارجي كم مي شود و كاهش شديد خشك شدن صرفا” مربوط به كاهش شدت انتقال مايع به سطح مي باشد.مقدار رطوبت بحراني بيانگر حد فاصلي است كه در طي آن شدت انتقال مايع به سطح برابر با شدت تبخير از سطح مي باشد و در محاسبات از مقدار متوسط آن استفاده مي شود
- خشك كردن به طريق انتقال حرارت هدايتي (خشك كردن تماسي)
در اين روش گرما بصورت هدايتي به جسم در حال خشك شدن انتقال مي يابد اين انتقال گرما مي تواند توسط جدارهاي يك سيلندر، صفحات داخل يك برج و يا ديواره هاي يك خشك كن باشد.
ميزان گرماي انتقال يافته به ماده در حال خشك كردن نه تنها به ضريب هدايت حرارتي جداره خشك كن بستگي دارد بلكه به ضريب انتقال حرارت از جسم در حال خشك شدن به انتقال دهنده حرارت نيز وابسته است مهمترين موادي كه بعنوان انتقال دهنده استفاده مي شوند عبارتند از بخار آب، مايعات آلي ، فلزات مايع و ساير ناقلان حرارت.
 از آنجا كه همه حرارت منتقله براي تبخير رطوبت موجود در جامد از داخل لايه ماده جامد در حال خشك شدن عبور مي كند بنابراين بازده حرارتي در اين روش خيلي بيشتر از خشك كردن به روش انتقال حرارت جابجايي است چرا كه در  روش جابجايي قسمت عمده انرژي توسط گازهاي خروجي به هدر مي رود.
 
3- خشك كردن با استفاده از انتقال حرارت تابشي
در اين روش گرما به ماده مرطوب توسط تابش امواج الكترومغناطيس منتقل مي شود طول موج امواج تابانده شده بين طول موجهاي 76/0 تا 400 قرار دارد كه به اين طول موج مادون قرمز اتلاق مي شود اين امواج به داخل سطح مواد مرطوب نفوذ مي كنند و باعث لرزش مولكولها مي شوند و اين عمل توليد گرما مي كند از آنجا كه عمق نفوذ امواج مادون قرمز كم است لذا بايد صفحات ماده خشك شونده كم باشد و عموما” در خشك كردن فيلمها، پوششها، رنگها از اين روش استفاده مي شود. بعنوان منبع توليد اشعه مادون قرمز معمولا” از لامپهاي كوارتز براي دماهاي بالاي تابش و از ساير تابنده ها براي دماهاي پائين تر استفاده مي شود.
 
4- خشك كردن دي الكتريك
در اين روش انرژي در داخل موادي كه بايد خشك شوند ( كه عموما” هاديهاي ضعيف و يا غير هاديها هستند) با قرار دادن ماده در ميدان الكترومغناطيسي توليد
 مي شود اين ميدان الكترومغناطيسي داراي فركانس بالايي است بعلت تغيير جهت سريع ميدان الكترومغناطيسي مولكولهاي دوقطبي دي الكتريك يا مايع قطبي جهت چرخش خود را به سرعت عوض مي كنندو اين عمل باعث اصطكاك بين مولكولها و در نتيجه توليد حرارت مي شود اثرجذب حرارتي انرژي الكترومغناطيسي با ثابت دي الكتريك ماده متناسب است از آنجائيكه ثابت دي الكتريك آب خيلي بيشتر از ثابت دي الكتريك جامدات در حال خشك شدن است لذا معمولا” حرارت در قسمتهاي مرطوب مواد توليد مي شود بايد توجه داشت كه جدا از سيستم خارج كردن بخارات از ماده جامد معمولا” به علت وجود اختلاف فشار ناشي از تبخير رطوبت در داخل جامد، اين رطوبت به خارج انتقال خواهد يافت.
 
5-خشك كردن با استفاده از يخ زدن
در اين روش ، خشك كردن بر مبناي تصعيد شدن رطوبت يخ زده ، از ماده اي كه در محفظه خشك كن و در زير فشار نقطه سه گانه قرار دارد انجام مي شود حرارت مورد نياز معمولا” توسط تابش و يا هدايت از طريق سيني هايي كه حرارت ديده اند و در دماي بالايي قرار دارند تأمين مي شود البته اين حرارت دادن به گونه ايست كه دما از صفر درجه سانتي گراد تجاوز ننمايد. رطوبت تصعيد شده توسط صفحاتي كه در دماي پائيني قرار دارند و يا در محفظه خشك كن تعبيه شده اند و يا در كندانسورهاي جداگانه اي قرار دارند مجددا” مايع شده جمع آوري مي شوند.
 
6-خشك كردن توسط حلال
در اين روش موادي كه بايد خشك شوند در معرض بخار داغ حلالهاي آلي قرار مي دهند در ابتدا ، موادي كه بايد خشك شوند در معرض محيطي كه از بخار حلال آلي اشباع شده قرار مي گيرد و سپس از حلال آلي مورد نظر آبزدائي مي شود اين روش در مواردي مورد توجه قرار مي گيرد كه ماده اي كه بايد خشك شود توسط يك مايع آتشزا و يا آتش گير مرطوب شده باشد.
 
7-خشك كردن با بخار داغ
در اين روش در ابتدا عمل خشك كردن توسط هواي داغي كه در داخل محفظه خشك كن به گردش در مي آيد صورت مي گيرد به تدريج كه رطوبت تبخير شده به هواي داغ اضافه مي شود. توسط شيرهاي كنترل ، فشار محفظه در يك مقدار مشخصي ثابت نگه داشته مي شود و آنقدر هواي اضافي از محفظه خارج مي شود تا جائيكه فشار كاملا” ثابت باقي بماند و بتدريج در اثر اين كنترل فشار، بخار داغ جايگزين هواي داغ مي شود و در نهايت در داخل محفظه فقط يك مقدار جزئي هوا باقي مي ماند.
8-خشك كردن جايگزيني
در اين روش از يك مايع دومي كه داراي دانسيته بيشتري نسبت به آب است استفاده مي شود به اين ترتيب كه اين مايع كه در آب نامحلول است به روي سطحي كه بايد خشك شود پاشيده ميشود و بعلت دانسيته بيشتر نسبت به آب در زير قرار گرفته و آب را از سطح ماده جامد جدا مي كند و خود جايگزين آن مي شود پس از اين مرحله يك مرحله جداسازي محلول آبي وجود دارد اين فرايند بستگي به قدرت مايع جايگزين شونده دارد كه تا چه حد بتواند آب را از روي سطح جامد جدا كند اين قدرت جداسازي مي تواند توسط يك ماده فعال كننده سطح تقويت شود معمولا” از فرئون ها (فلوئوروكربنها) بعنوان ماده جايگزين شونده استفاده مي شود.
 
9-خشك كردن اسمزي
اين روش خشك كردن معمولا” براي خشك كردن موادي كه از سلول تشكيل شده اند مثل گوشت ، ميوه جات و سبزيجات بكار مي رود در اين روش آب از مواد در حال خشك شدن بدون اينكه تغيير فاز دهد جدا مي شود و به محلول تغليظ شده از يك ماده فعال اسمزي انتقال مي يابد اين محلول غليظ مي تواند محلول آبي با 60% شكر و يا محلول آلي با 25% نمك طعام باشد عامل محركه در اين فرايند اختلاف فشار اسمزي بين دو طرف جداره سلولي است كه خاصيت نيمه تراوايي دارد بر مبناي خواص غشاي سلولي، مهاجرت آب و مولكولهاي كوچك به مايع فعال اسمزي كه داراي يك فشار اسمزي بالايي است كاملا” امكان پذير خواهد بود.
عبور ساير مولكولها از غشاي سلولي به ميزان كمي صورت مي گيرد به اين ترتيب بعلت وجود يك غشاي نيمه تراوا غلظت آب در داخل جسم در حال خشك شدن كاهش مي يابد.
 
 
10-خشك كردن در يك بستر فعال سيالشده
در اين روش ماده ايكه بايد خشك شود در يك بستري از ذرات ريز كه توسط هواي داغ سيال شده اند قرار مي گيرد مكانيزم انتقال رطوبت در اين روش بصورت نفوذ مولكولي است و نيروي محركه براي عمل نفوذ برابر است با اختلاف رطوبت موجود بين ذرات در حال تعادل با سطح جامد و ذرات داخل بستر سيال شده.
انتخاب خشك كن ها

در صنعت طي مراحل مختلفي كه متناسب با شرايط فرايندي است خشك كن مناسب انتخاب شده و سپس طراحي مي شود. در ابتدا خشك كن هايي كه به نظر مي آيد بهترين تطبيق را با مواد مرطوب خشك شونده و همچنين جامد خشك دارند انتخاب مي شوند خشك كن انتخاب شده بايد با شرايط پيوسته بودن فرايند سازگار بوده و بتواند محصول مطلوب فرايند را توليد نمايد اين انتخاب اوليه مي تواند از روي تقسيم بندي خشك كن ها كه بر مبناي خواص فيزيكي جامد صورت گرفته انجام شود.
خشك كن هايي كه بصورت بالا انتخاب شده اند بايد با توجه به اطلاعات موجود درباره هزينه هاي عملكرد سنجيده شوند در اثر اين ارزيابي خشك كن هايي كه به نظر غيراقتصادي و يا از نظر عملكرد نامناسب هستند از ليست حذف مي شوند.
آزمايشات خشك كن بايد در مورد خشك كن هائي كه هنوز مد نظر باقي مانده اند انجام گيرد اين آزمايشات مي تواند شرايط بهينه عملياتي و خواص بهينه محصول را مشخص نمايد.
از نتيجه آزمايشات مربوط به خشك كن انتخاب نهايي براي مناسب ترين خشك كن صورت مي گيرد.
 
مهمترين عوامل در انتخاب اوليه خشك كن

الف- خواص فيزيكي ماده اي كه بايد روي آن عمليات صورت گيرد
ü خواص فيزيكي در حالت مرطوب ؛
ü خواص فيزيكي در حالت خشك ؛
 üخورندگي ماده ؛
ü سمي بودن ماده ؛
 üشعله ورشدن و آتش گيري ماده ؛
ü قطر ذرات ؛
ب خواص مربوط به خشك شدن ماده مورد نظر
ü نوع رطوبت موجود ( رطوبت پيوسته يا بصورت ذرات مرطوب جدا )
 üميزان رطوبت ابتدايي موجود در جامد
ü حداكثر ميزان رطوبت نهايي مجاز
 üدماي خشك كردن مجاز
 üزمان احتمالي مورد نياز براي خشك كن هاي مختلف
ج- جريان مواد به خشك كن و از خشك كن در هنگام خروج
 üمقدار ماده اي كه بايد در هر ساعت خشك شود
ü عمليات پيوسته يا غير پيوسته
 üعملياتي كه قبل از خشك كردن روي ماده صورت مي گيرد
ü عملياتي كه پس از خشك كردن روي ماده صورت مي گيرد
د-كيفيت محصول
ü كاهش حجم محصول در اثر خشك شدن
 üمسائل مربوط به آلوده شدن محصول
 üيكنواختي رطوبت خروجي
ü تجزيه محصولات
 üخشك شدن بيش از حد
ü حالت خرد شدن در محصول
 üدماي محصولات
 üدانسيته توده سياه
ه- مشكلات جداسازي
ü جداسازي گردوغبار
ü جداسازي حلال
و- امكانات موجود در سايت براي نصب خشك كن
ü فضاي كافي
ü دماي محيط، رطوبت محيط، پاكيزگي هواي محيط ؛
 üسوخت هاي موجود؛
 üانرژي الكتريكي موجود؛
 üسروصداي مجاز، گردوغبار و اتلاف حرارتي مجاز؛
 üمنبع خوراك مرطوب؛
ü گازهاي مصرف شده خروجي؛

طبقه بندي خشك كن ها

مهمترين روشهاي طبقه بندي خشك كن ها به قرار زيرند:
برمبناي روش انتقال حرارت به جامد خشك شونده

اين روش طبقه بندي بيشتر با طراحي و عملكرد خشك كن ها سروكار دارد بر اين مبنا خشك كن ها بصورت مستقيم و غيرمستقيم با زير گروههاي پيوسته و ناپيوسته طبقه بندي شده اند.
الف-خشك كن هاي مستقيم
خواص عملياتي معمول در اين خشك كن ها به شرح زير است :

  1. تماس مستقيم گازهاي داغ با جامدات به منظور حرارت دادن جامد و خارج ساختن بخار صورت مي گيرد.

2-  تغييرات دما ممكن است تا مقدار K1000  صورت بگيرد در دماهاي بيشتر انتقال حرارت بصورت تابشي نقش مهمتري بازي خواهد كرد.
3- در دماهاي پائين تر از نقطه جوش رطوبت (دماي گاز داغ ) ميزان رطوبت موجود در گاز بر نرخ خشك شدن و همچنين ميزان رطوبت باقي مانده در جامد خشك اثر خواهد گذاشت ولي در هنگاميكه گاز داغ بالاي نقطه جوش رطوبت است اين تأثير بسيار ناچيز خواهد بود بنابراين مي توان  از بخار فوق داغ همان مايع كه بصورت رطوبت در جامد وجود دارد براي خشك كردن جامد استفاده نمود.
4- براي خشك كردن در دماي پائين ، رطوبت زدائي از هواي خشك كن، در شرايطي كه رطوبت هواي محيط زياد است ضروري خواهد بود.
5- در روش مستقيم به ازاء يك مقدار مشخص آب تبخير شده مقدار بيشتري سوخت مصرف مي شود و درصد رطوبت نهايي موجود در جامد خشك كمتر از مقدار مشابه خواهد بود.
6- در يك دماي ثابت گاز خروجي، بالابردن دماي گاز ورودي باعث افزايش راندمان خواهد شد.
7- از آنجا كه حجم هواي مصرفي براي تأمين همه حرارت لازم براي خشك كردن بسيار زياد است بنابراين هنگاميكه با خشك كردن ذرات ريزي سروكار داريم حجم تجهيزات لازم براي جداكردن غبار از هواي خروجي زياد خواهد شد.
 
ب- خشك كنهاي غيرمستقيم
اين نوع خشك كن ها برحسب نحوه حرارت دادن به جامد و جداسازي بخار با انواع مستقيم متفاوتند.
1- حرارت توسط هدايت و توسط يك ديواره جامد فلزي به مواد مرطوب انتقال مي يابد.
2- دماي سطح ممكن است از دماي زير يخ زدن در خشك كردن توسط يخ زدن تا دماي K  800 در خشك كردن جابجايي با كمك محصولات احتراق ، تغيير كند.
3- خشك كن هاي غيرمستقيم معمولا” مي توانند در فشارهاي پايين تر از اتمسفر و در مجاورت گازهاي خنثي عمل كنند و اين مسئله داراي اين مزيت است كه در چنين شرايطي مي توان حلالهاي آتش گير را تبخير نموده و يا از اكسيدشدن مواديكه براحتي تجزيه مي شوند جلوگيري نمود.
 4- در خشك كن هاي غيرمستقيم از سيالاتي كه در حال ميعانند مي توان بعنوان ماده انتقال حرارت استفاده نمود و به اين ترتيب در مصرف انرژي حرارتي صرفه جوئي كرد چرا كه در اين روش انرژي حرارتي تنها به ميزان مورد نياز مصرف خواهد شد و اتلاف انرژي خواهيم داشت.
5- جداسازي غبار و كاركردن با موادي كه توليد غبار مي كنند در خشك كن هاي غيرمستقيم به مراتب ساده تر از خشك كنهاي مستقيم خواهد بود.
 
 
برمبناي شكل فيزيكي و نوع ماده مرطوب

خواص فيزيكي و شيميايي ماده مورد نظر براي انتخاب خشك كن مناسب بسيار مهم است. خواص شيميايي از دو جنبه داراي اهميت است :
 üاول اينكه خواص شيميايي از نظر فرايندي داراي اهميت است.
  üثانيا” اينكه خواص شيميايي از نظر ايمني فرايند داراي اهميت فراواني خواهد بود.
خواص فيزيكي ماده خشك شونده، مانند اندازه ذرات، شكل ذرات، محدوديتهاي دمايي، گرماي ويژه ، جرم و حجمي توده سيال، ويسكوزيته ماده، كشش سطحي و غيره در انتخاب خشك كن مورد نظر بسيار مهمند براي مثال يك ماده لجني شكل، به خشك كني احتياج خواهد داشت كه كاملا” با خشك كن مورد نياز براي يك جامد كريستالي شكل سخت يا يك جامد ورق شده متفاوت خواهد بود.
 
برمبناي فشار و دماي عملياتي

اغلب خشك كن ها در فشاري نزديك به فشار اتمسفر عمل مي كنند يك مقدار جزئي فشار مثبت از نفوذ هوا از خارج خشك كن به داخل آن جلوگيري مي كند و اگر نفوذ از داخل خشك كن به خارج آن غيرمجاز باشد بايد يك مقدار جزئي فشار منفي در داخل خشك كن اعمال نمود. خشك كردن در شرايط خلاء پرهزينه است و فقط در شرايط خاصي ضروري به نظر مي رسد براي مثال فقط در زمانهائي كه محصولات بايد در دماي پائيني خشك شوند و يا اينكه به دلايلي وجود اكسيژن در محيط غيرمجاز است و يا اينكه مواد داراي بو و عطر خاصي هستند كه اين بو و عطر در دماهاي متوسط و زياد از بين خواهد رفت، از خشك كردن در شرايط خلاء بهره مي جويند بطوركلي خشك كردن در دماهاي بالا بيشتر مقرون به صرفه است چرا كه براي يك مقدار ثابت رطوبت، در دماي بالا به دبي حجمي كمتري از گازهاي داغ و در نتيجه حجم كوچكتري براي محفظه خشك كن نياز خواهيم داشت.
 
 
برمبناي مقدار و حجم ماده اي كه بايد خشك شود

برحسب ظرفيت خشك كن (تن بر ساعت) مي توان آنها را بر سه زيرگروه :
ü زياد
 üمتوسط
ü كم
مطابق جدول مربوطه تقسيم نمود.
برمبناي تناسب آنها با شرايط خاص عملياتي

از آنجا كه در بعضي فرايندها شرايط خاصي حاكم است براي مثال با مواد قابل اشتعال و انفجار سروكار داريم و يا اينكه ماده خشك شونده حساس است و ممكن است در معرض اكسيژن هوا و دماي بالاي عملياتي كيفيت آن افت نمايد و يا اينكه ذرات جامد بسيار ريزند در چنين شرايطي خشك كن انتخاب شده بايد با نوع ماده متناسب باشد.
 
 
برمبناي رژيمهاي هيدروديناميكي

در راستاي اين دسته بندي ميتوان خشك كن ها را به دو گروه تقسيم بندي نمود.
الف- رژيم غيرفعال
كه اين نوع رژيم خود شامل زيرگروههايي مي باشد كه عبارتند از :
1- خشك كن ها با بستر ثابت كه در طول عمليات خشك كردن ماده در حال خشك شدن در داخل بستر ثابت باقي مي ماند و حرارت لازم به آن منتقل شده و رطوبت موجود از آن خارج    مي شود.
2-خشك كن هايي كه داراي بستر متحركند و در داخل اين بستر ذرات جامد يا بر اثر نيروي جاذبه و يا بر اثر نيروهاي مكانيكي به حركت در مي آيند.
3-خشك كن هايي كه بستر آنها بر اثر نيروي جاذبه بصورت آزاد سقوط مي كنند در چنين خشك كن هايي بستر خشك كن و يا تك تك ذرات به كمك نيروي جاذبه سقوط مي كنند و در هنگام ريزش از داخل هواي داغ عبور مي كنند.
 
ب- رژيم فعال
در خشك كن هايي كه داراي رژيم هيدروديناميكي فعال هستند حركت بستر يا ذرات منفرد در اثر نيروهاي ديناميكي بوجود مي آيد كه عامل آن جريان هوا با يك سرعت مشخص است اين خنك كن ها خود به دو زير گروه عمده تقسيم مي شوند:
1- خشك كن ها با بستر سيال شده كه در اين نوع توسط تأثير متقابل مواد در حال خشك شدن و هوايي كه به درون خشك كن دميده مي شود بستر به صورت سيال درمي آيد.
2-خشك كن ها با بستر در حال حركت و جريان دار كه آنها مواد در حال خشك شدن توسط جريان هوا گازهاي داغ به حركت درمي آيد و جريان پيدا مي كند و حمل مي شود.
 
۱۳۹۲/۱۲/۱۲ ۰۱:۲۰

هومن نجفی
هومن نجفی
عضو فعال
انواع خشك كنهاي مورد استفاده در صنعت و كاربرد آنها

1- خشك كن هاي سيني دار غيرمدام اتمسفريك
اين نوع خشك كن ها را غالبا” كوره يا محفظه گرمكن سيني دار نيز مي نامند از يك يا چند محفظه تشكيل شده كه در هر يك سيني هايي كه محتوي مواد خشك شونده است قرار مي گيرد سيني ها بر روي چرخهايي قرار مي گيرند كه انتقال آنها را به درون و يا بيرون محفظه خشك كن تسهيل مي كند عمل خشك كردن توسط دميدن هواي داغ (يا ساير گازهاي داغ) بر روي سيني ها توسط يک يا چند فن صورت
مي گيرد منبع گرمادهي معمولا” بخار يا آب داغ است كه در كويلهايي كه در داخل و يا خارج محفظه خشك كن قرار دارند جريان مي يابد از جريان برق براي گرمادهي نيز استفاده مي شود همچنين حرارت دهي بصورت مستقيم با گازهاي داغ حاصل از احتراق نيز انجام مي شود.محفظه خشك كن از مواد مناسب نظير فولاد، آجر، لايه هاي آزبست، آلومينيوم و غيره ساخته مي شود سيني ها را مي توان از فولاد، فولاد لعاب دار، فولاد چدني، پلاستيك و غيره ساخت.
موارد استفاده :

اين خشك كن تقريبا” براي خشك كردن هر گونه ماده اي مورد استفاده قرار مي گيرد هزينه عمليات آن بعلت نياز به نيروي انساني بيشتر نسبتا” بالاست و ظرفيت توليد محصول كمتر از 50 كيلوگرم در ساعت ماده خشك است.
محصول خشك شده در اين خشك كن داراي انواع مختلفي است و داراي كميت اندك (مثل مواد داروئي، رنگهاي خوراكي) همچنين بعلت مكانيزم غيرمداوم براي خشك كردن مواد خميري شكل حاصل از فيلتر پرسهايي غيرمداوم مورد استفاده قرار مي گيرد.
طبقه بندي براساس تنوع روشهاي جريان هوا
الف-گردش هوا بوسيله جابجايي طبيعي
بازده عمليات پائين است و استفاده از اين روش محدود به تأسيسات قديمي است
ب- گردش اجباري هوا بر روي سيني ها از يك وجه به وجه ديگر
در خشك كن هاي حاصل مورد استفاده قرار مي گيرد به منظور ايجاد جريان هواي يكنواخت بر روي سيني ها از دريچه هاي قابل تنظيم استفاده ميشود نسبت هواي بازگشتي در خشك كن توسط يك دريچه هوا كه در خروجي نصب شده ، كنترل مي گردد.
ج-گردش اجباري هوا روي سيني ها از انتها به جلو
اين روش بويژه هنگامي مناسب است كه كويلهاي حرارت دهي در خارج از محلي كه مواد خشك
مي شوند نصب مي گردد.
د-گردش اجباري هوا از ميان سيني هاي مشبك
در اين حالت هواي داغ از روي سيني عبور نمي كند بلكه از ميان بستري از مواد كه بر روي يك سيني مشبك قرار دارد عبور مي كند يك نمونه از اين خشك كن ها شبيه به خشك كن سيني دار معمولي است.
در اين خشك كن بفلهاي مناسبي براي توزيع يكنواخت روي سيني ها در نظر گرفته شده است سيني ممكن است ثابت باشد يا متحرك اين نوع خشك كن فقط براي مواد دانه اي شكل يا بلوري شكل مورد استفاده قرار مي گيرد.
2- خشك كنهاي سيني دار غيرمداوم در خلاء
ساده ترين نوع اين خشك كن ها از يك محفظه فولادي تشكيل شده است اين خشك كن مجهز به قفسه هايي است كه سيني حاوي مواد مرطوب بر روي آن قرار گرفته است و بر اثر حرارت دهي مواد خشك مي شوندمدل های جديد داراي قسمتهاي مجزا و هر قسمت حاوي يك يا چند طبقه مي باشد در اين طرح هر سيني از يك ژاكت حرارت دهي مجزا تشكيل شده است و به اين ترتيب شدت انتقال حرارت افزايش
مي يابد. انتقال حرارت عمدتا” بصورت هدايت در صفحات فلزي بين سطوح داغ و سيني هاي فلزي حاوي مواد و نيز مقدار كمي بصورت تشعشع صورت مي گيرد اين خشك كن براي خشك كردن مواد در درجه حرارتهاي پائين مناسب نيست(دماهاي كمتر از40C )
موارد استفاده
:
اغلب براي خشك كردن مواد دانه اي و خميري شكل بكار مي رود و بندرت از آن براي مايعات غليظ يا محلولها استفاده مي شود كاربرد ويژه آن در صنعت داروسازي، موادشيميايي حساس و توليد مواد رنگي كه نسبت به گرما يا اكسيداسيون حساس هستند مي باشند.اين خشك كن نياز به تعداد زيادي كارگر دارد براي مواد گران قيمت از آن استفاده مي شود مگر آنكه مرغوبيت محصول مد نظر باشد.
بطور كلي خشك كنهاي سيني دار براي خشك كردن مواد سمي بكار نمي روند چون تغذيه و تخليه سيني ها براي كارگران خظرناك است بعلت تشكيل گردوغبار عمل بايد در محيطي با تهويه مناسب انجام گيرد.
طبقه بندي:

الف- خشك كن سيني دار غيرمداوم در خلاء تك قسمتيSingle compartment Vaccum Treydrier از يك كاست توخالي تشكيل شده كه در آن طبقات گرم شونده قرار دارند و سيني هاي حاوي مواد مرطوب روي اين طبقات قرار مي گيرند مدلهاي مختلف اين خشك كن ها داراي 14 تا 20 طبقه مي باشند هر طبقه مي تواند 2 الي 8 سيني را در خود جاي دهد طبقات معمولا” از فولاد نرم و گاهي نيز از فولاد ضد زنگ ساخته مي شوند ديواره ها و درها از چدن يا فولاد نرم ساخته مي شونددر اين خشك كن ها معمولا” دودر در نظر گرفته مي شود تا تخليه و تغذيه به راحتي امكانپذير باشد بخار خروجي از محفظه از يك كندانسور مي گذرد و سپس وارد يك مخزن جمع آوري مايع مي شود گازهايي كه كندانس نمي شوند توسط يك پمپ خلاء به بيرون فرستاده مي شود.
عمل خشك شدن در فشار مطلق 0.067 تا 0.27 بار انجام مي گيرد براي گرم كردن مي توان از آب داغ يا بخار استفاده نمود استفاده از آب داغ از لحاظ كنترل راحت تر است و براي دماي 40 تا 70 درجه سانتيگراد مناسب تر است حدود بارگيري بين 10 تا 35 كيلوگرم ماده مرطوب براي هر متر مربع از سطح سيني است شكستن و ريز كردن مواد نيمه خشك از تشكيل پوسته سخت بر روي سطح مواد جلوگيري مي كند و زمان خشك شدن كاهش مي يابد.
ب- خشك كنهاي سيني دار در خلاء چند قسمتي
مدرن تر از طرح قبلي است و با علامت اختصاري
MCVT
نشان داده مي شود و از چند قسمت مجزا تشكيل شده است و هر قسمت داراي چند سيني است و مجهز به يك دستگاه توليد بخار با فشار كم مي باشد براي مثال در يك نوع از اين خشك كن ها سيني ها داراي ابعاد 1800*900 ميلي متر است.
بخار با فشار زير اتمسفر با دماي 35 تا 95 درجه سانتي گراد در بويلر توليد مي شود و از طريق شيرهاي يكطرفه وارد ژاكت سيني ها مي شود بخار كندانسه شده از طريق يك جت در محفظه خشك كن بيرون مي ريزد بخار خروجي و بخار كندانس شده ژاكت همراه بخار آب حاصل از مواد خشك شده از يك كندانسور پاشنده عبور كرده و سپس بوسيله نوعي پمپ خلاء (Wet Vaccum Pump) تخليه مي شود.
شرايط عملياتي پيشنهادي توسط سازندگان دماي 30 درجه سانتي گراد فشار 40 ميلي بار است در عمل حداقل دماي عملياتي 40درجه در فشار مطلق 130 ميلي بار است.
بار متوسط در صنعت معادل 25 كيلو گرم خمير مرطوب (50% رطوبت) بر هر متر مربع سطح سيني مي باشد.
3- خشك كن هاي همزن دار غيرمداوم Batch Agitated Driers
اين نوع خشك كن از يك محفظه گرم شونده افقي و يا عمودي كه در آن مواد خشك شونده ضمن مخلوط شدن، توسط جداره فلزي محفظه حرارت مي بينند رطوبت مواد، تحت فشار اتمسفر و يا در خلاء جدا مي شود.
عمل همزن توسط پره اي در مورد نوع عمودي خشك كن و همزن مارپيچي و يا غلطك پره اي در مورد نوع افقي آن صورت مي گيرد عمل خردكردن و همزدن مواد همزمان توسط غلطك پره اي انجام مي شود در شرايط اتمسفريك استفاده از بخار تحت فشار، روش معمول حرارت دهي است در عمليات خلاء خشك كنها بوسيله بخار تحت فشار كمتر از اتمسفر و يا آب داغ حرارت داده مي شوند.
موارد استفاده :
اين خشك كن براي خشك كردن اكثر مواد خميري و يا گلي شكل مورد استفاده قرار مي گيرد هزينه عمليات بعلت نياز به نيروي انساني ، پائين است.
در واقع براي خشك كردن غيرمداوم مواد شايد" ارزانترين نوع خشك كن همزن دار" باشد بطور كلي اين نوع خشك كن براي خشك كردن مواد تروموادي كه در طول فرايند خشك شدن خيلي لزج نمي شوند كاملا” مناسب است اين خشك كن بعلت محصور بودن براي خشك كردن مواد سمي مناسب است.
طبقه بندي

الف-خشك كن عمودي
مجهز به پره است از يك محفظه كم عمق ژاكت دار به قطر1تا 5/3 مترو يك همزن با سرعت پائين تشكيل شده است نسبت قطر به عمق از 3 تا 6 تغيير مي كند عمليات را در فشار اتمسفر يا خلاء مي توان انجام داد داراي يك سرپوش محدب و يك دريچه آدم رو براي فرستادن خوراك به درون خشك كن و درب لولادار در جدا جانبي براي خارج كردن مواد خشك است قطر لوله خروجي حدود 100 تا 200 ميلي متر است در نتيجه سرعت بخار و حمل مواد توسط بخار به حداقل كاهش مي يابد.
همزن سنگيني معمولا” با چهارپره در مجاورت صفحه تحتاني دستگاه به منظور جلوگيري از تشكيل كيك در جداره خشك كن عمل مي كند سرعت چرخش همزن حدود 12-5 دور در دقيقه است مواد مورد استفاده در ساختمان خشك كن چدن، فولاد نرم يا فولاد ضد زنگ است.
ب- خشك كن هاي افقي
اين خشك كن از يك استوانه افقي ژاكت دار كه نسبت طول به قطر آن بين 5/2 تا 5 مي باشد تشكيل شده است در اين خشك كن ها عمل همزدن توسط بازوهاي پره اي در امتداد شعاع بر روي يك ميله مركزي صورت مي گيرد.
مباني طراحي:

1- بررسي مواد
2- انتخاب خشك كن (تا حدودي به شكل فيزيكي محصول نهايي بستگي دارد)
از نقطه نظر اقتصادي و مكانيكي، نوع افقي خشك كن داراي مزيت بيشتري نسبت به نوع عمودي آن دارد.
3- اندازه خشك كن (براساس ظرفيت مورد نظر و نيز سطح مورد نياز براي انتقال حرارت تعيين مي شود)
4- خشك كنهاي نوار نقاله اي و خشك كن هاي سيني دار مداوم Continuous Band Tray Driers
در اين نوع خشك كن ها مواد مرطوب توسط نقاله منتقل مي شوند نوار نقاله معمولا” افقي است و در آن سوراخهايي براي خشك كردن بعضي از مواد مثلا” موادي كه قبلا” شكل داده شد، ايجاد شده است و در اين حالت جسم مرطوب با دميدن هواي داغ از ميان مواد مرطوب و نوار نقاله خشك مي شود در موارد ديگر ممكن است مواد مرطوب با دميدن هوا از بالا به پائين نوار خشك شوند و نيز امكان دارد كه با عبور دادن نوار از روي يك سطح داغ با مكانيسم جابجايي، حرارت به مواد مرطوب منتقل شودو در اين حالت ممكن است كه دستگاه تحت شرايط خلاء كار كند و سرانجام نوار را مي توان با يك سري سيني تعويض نمود كه در اين حالت خشك كن سيني دارمداوم ناميده مي شود.
انتقال حرارت از روش تشعشعي بعنوان عامل كمكي براي حرارت دهي در خشك كنهاي نوار نقاله اي مداوم در نظر گرفته مي شود.
طبقه بندي :

الف- خشك كنهاي نوار نقاله اي درون چرخه Band Through Circulation Driers
اختلاف انواع اين خشك كن ها در وجود يا عدم وجود بعضي دستگاههاي اضافي يا ترتيب استفاده از آنها وابسته است سرعت حركت مواد در اين نوع خشك كنها حدود 5 ميلي متر بر ثانيه است هواي خشك كننده در دو يا چند ناحيه مجزا از ميان مواد ونوار مشبك با سرعت حدود 1 تا 5/1 متر بر ثانيه عبور داده مي شود هواي تازه از انتهاي خروجي خشك كن وارد شده و هواي مرطوب از قسمت ورودي مواد خارج مي شود به اين ترتيب يك جريان مختلف الجهت هواي بازگشتي نسبت به مواد ايجاد ميشود سرعت هوا درون بستر 25/1 متر بر ثانيه است.
ب- خشك كنهاي نوار نقاله اي جابجايي Convection Solid –Band Driers
مدلهاي زيادي از اين نوع خشك كن وجود دارد يك استفاده خاص از اين خشك كنها براي خشك كردن جزئي مواد خميري شكل و سيال است كه به اين ترتيب مواد فوق براي شكل دهي و خشك شدن در يك خشك كن درون عبوري آماده مي شوند اين نوع خشك كنها در چندصد درجه سانتيگراد مي توانند عمل كنند و راندمان معقولي در شرايط فوق دارند حرارت دهي مستقيم توسط گاز نسبت به استفاده از بخار به دليل پائين بودن هزينه ارجحيت دارد در واحدهاي بزرگ مي توان اتلافات حرارتي گاز خروجي را بازيابي نمود به اين صورت كه مبدلهاي حرارتي خاصي از آن بعنوان عامل گرم كننده هواي لازم براي احتراق استفاده مي شود.
راندمان اين خشك كن ها پائين تر از خشك كنهاي درون عبوري است زيرا كه تماس مستقيم بين موادوگاز خشك كننده در اين حالت كمتر است بنابراين اين خشك كن ها براي مواد چسبنده مقاوم مورد استفاده قرار مي گيرند.
ج- خشك كن هاي نوار نقاله اي هدايتي Conduction Solid-Band Driers
اين نوع خشك كن ها معمولا” تحت خلاء عمل مي كنند اگر شرايط خلاء نباشد استفاده ا زخشك كنهاي نوار نقاله اي جابجايي ارزانتر و مناسب تر است محفظه دستگاه تحت خلاء عمل مي كند و از تعدادي نوار باريك تشكيل شده است خوراك دهي به نوارها به طريقه سري و يا موازي انجام مي شود اين مسائل به منظور كاهش دادن ابعاد دستگاه در نظر گرفته مي شود خوراك از طريق پمپ و از طريق چند سوراخ به نوارها منتقل مي شود نوارها معمولا” داراي منافذي مي باشند (قطر منافذ حدود 15/0 ميلي متر است) در زير نوار تعدادي لوله بخار وجود دارد كه منبع حرارت دهي به نوار است.
در بعضي موارد مي توان از تشعشع مادون قرمز بعنوان عامل كمكي انتقال حرارت استفاده نمود مواد خشك شده از انتهاي خشك كن خارج شده و از طريق يك آسياب (كه مواد خروجي آن دانه اي است) وارد يك مخزن و يا مخازن تحت خلاء مي شوند و هر چند وقت يكبار تخليه مي شوند بخارات كندانس و سپس خارج مي شوند اين خشك كن ها كلا” گران بوده و از لحاظ انتقال حرارت داراي راندمان خوبي نيستند در ضمن تميز كردن آنها مشكل است و فقط يك نوع ماده را مي توان در آن خشك نمود.
د- خشك كن هاي سيني دار عبوري مداوم
Continuous –Tray Through-Circulation Driers
خشك كن هاي نوار نقاله اي درون چرخه اي مداوم را مي توان به خشك كنهاي سيني دار درون عبوري مداوم تبديل نمود اين عمل با جانشين كردن يكسري سيني مشبك به جاي نوار نقاله و استفاده از منتقل كننده مناسب صورت مي گيرد در اين خشك كنها انتقال افقي مواد مناسب نيست.
اگر رديفي از سيني ها بطور عمودي در خشك كن منتقل شوند به دليل جمع و جور بودن دستگاه و كاهش هزينه اوليه و اتلاف حرارتي اين روش ترجيح دارد غير از كاهش اتلاف حرارتي و هزينه اوليه يك فايده ديگر استفاده از سيني ها اين است كه دستگاه را به راحتي مي توان تميز نمود و همچنين از اين خشك كن ها مي توان براي خشك كردن همزمان چند محصول استفاده نمود.
عيب اين خشك كن اين است كه چون گاز خشك از ميان چندين سري سيني
مي گذرد حرارت دهي در بين سيني غيرعملي است و در نتيجه راندمان كلي خشك شدن كاهش يافته و ميزان بارخروجي بر واحد سطح مشبك، كمتر از ساير خشك كنهاي درون عبوري مداوم است.
ه- خشك كنهاي سيني دار مداوم
در اين خشك كنها مي توان سيني ها را جانشين نوار نقاله خشك كنهاي نوار نقاله اي مداوم افقي دانست پس اصول كلي شبيه به همان خشك كنها است به جز اينكه تميز كردن و تفكيك محصول ( درمورد خشك كنهاي چند محصولي) براي آن آسانتر باشد پر استفاده ترين شكل اين خشك كنها، خشك كن تونلي است كه در آن سيني هاي حاوي مواد از ميان تونلي كه جريان هوا در آن مخالف جهت حركت سيني هاست حركت مي كند.
5- خشك كنهاي استوانه اي دوار يا خشك كنهاي فيلمي
Drume Driers orFilm Driers
در اين روش فيلم نازكي از محلول يا مواد معلق بر روي يك استوانه دوار خشك
مي شود و مواد خشك شده توسط يك كاردك از سطح استوانه تراشيده مي شود اين طريق را گاهي خشك كردن غلطكي نيز مي نامند در خشك كردن سيلندري به خشك كردني اطلاق مي شود كه در آن صفحات نازك پيوسته اي از مواد بايد خشك شود بعنوان مثال خشك كردن كاغذ، فيلم و….
معمولا” براي گرم كردن استوانه هاي دوار كه تحت شرايط اتمسفري عمل مي كنند بخار مناسب است هر چند گازهاي داغ نيز بكار مي روند. استوانه هاي دوار از چدن نرم ساخته ميشوند و بندرت آنها را از فولاد ضدزنگ مي سازند تميز كردن اين خشك كن ها بسيار ساده است، خرج تعمير و نگهداري خشك كن استوانه اي كم است به خاطر مسائل ايمني بايد حداكثر سطح استوانه دوار از 12 مترمربع كمتر باشد در صورت احتياج به خشك كردن مقدار زيادي محصول بايد از چند خشك كن استفاده نمود كه هزينه كل و هزينه تعمير و نگهداري آن زياد خواهد شد.
موارد استفاده :

اين خشك كن ها را مي توان براي خشك كردن مواد بسياري با هزينه عملياتي كم بكار برد و در خشك كردن مواد حساس به حرارت مورد استفاده قرار داد چرا كه در آن مي شود از حرارت دادن در زمان كوتاه همراه با دماي بالا استفاده نمود و با تغيير فشار بخار و سرعت دوران استوانه، دامنه وسيعي از شرايط خشك شدن ايجاد نمود.
مواد خشك شده بصورت پودر بوده و احتياج به خردكردن ندارند اين خشك كن ها براي خشك كردن موادي كه در حالت خشك به فلز مي چسبند مناسب نيستند محلولهاي حاوي سيليكاتهاي محلول و محلولهاي معلق حاوي سيليكاتهاي غير محلول بودن استثناء موجب اشكال در عملكرد مي شوند.
مواد ترموپلاستيك اغلب به نحو رضايت بخشي در اين خشك كن، خشك نمي شوند و جدا كردن آنها بوسيله كاردك مشكل است.
تنوع محصول گيري از اين نوع خشك كن زياد است هر چند مقدار نسبي هر يك از مواد كم باشد.
الف- خشك كن طبقه بندي استوانه اي منفرد در فشار اتمسفر
ساده ترين نوع خشك كن استوانه اي است و از يك استوانه حرارتي تشكيل شده است قطر آن تا 25/1 متر و عرض آن تا 3متر مي باشد اندازه آن بستگی به فشارعمليات دارد ضخامت لايه جامد تشكيل شده معمولا” بين 25 تا 125 ميكرون
مي باشد.
ب-خشك كن دوار دوتايي با فشار اتمسفر
اين خشك كن براي برطرف كردن مشكلات مكانيكي خوراك دهي از ميان دو استوانه ساخته شده است عمدتا” از دو استوانه تشكيل شده اند كه بوسيله بخار حرارت داده مي شوند محلولي كه بايد حرارت دادده شود و خشك شود در يك ظرف كم عمق ريخته مي شود و در زير هر استوانه دوار قرار مي گيرد استوانه حدود 1 تا 5/2 سانتيمتر در آن فرو مي رود سطح مايع در ظرف در يك مقدار مشخصي كنترل
مي شود حداكثر اندازه استوانه هاي كاربردي معمولا” داراي قطر حدود 25/1 متر و عرض 3 متر براي كار در فشار 5/5 بار مي باشد هر چه فشار بيشتر باشد استوانه كوچكتر است.
ج- خشك كن استوانه اي دوبله با فشار اتمسفر
در اين خشك كن دو استوانه دوار بطرف يكديگر مي چرخند بين استوانه ها فاصله كمي قرار گرفته است (حدود 125 ميكرون) خوراك بين دواستوانه وارد مي شود يكي از خواص اين دستگاه اين است كه وقتي مايع خوراك بين دو غلطك قرار مي گيرد غلظت آن بر اثر تبخير حلال بيشتر مي شود و بنابراين شدت خشك شدن بالا مي رود كاردك طوري تعبيه شده كه مواد پس از رسيدن به آن به پائين مي ريزند و جهت حركت مواد خلاف جهت جريان هوا و بخار آب مي باشد.
د- خشك كن استوانه اي در خلاء
اين خشك كن براي خشك كردن مواد حساس به حرارت و كاهش اكسيداسيون و يا بازيابي حلال طراحي شده است اين دستگاه نخست يك استوانه منفرد بود كه براي عملكرد در فشار زير فشار اتمسفر در داخل يك محفظه قرار داده شده بود هم اكنون روند كمي چنان است كه از استوانه دوار دوبله در خلاء استفاده ميشود منبع حرارتي معمولا” آب داغ مي باشد اما گاهي اوقات از بخار با فشار زير اتمسفر يا بخار تحت فشار نيز استفاده مي شود استفاده از اين خشك كن منحصر به صنايع غذايي است .
6- خشك كنهاي دوار مداوم Retary Driers
طرز عملكرد اين خشك كنها به اينصورت است كه با چرخش مداوم مواد مرطوب را بلند كرده و در معرض هواي گرمي كه از داخل آن عبور مي كند قرار مي دهند اين خشك كنها بصورت مورب قرار مي گيرند تا مواد خشك شونده به آهستگي در طول آن حركت كنند جريان هواي گرم به صورت هم جهت و مختلف الجهت با مواد حركت مي كند در خشك كنهاي بزرگ مواد پس از عمل خشك كردن توسط يك سرد كننده، سرد مي شوند اين سرد كننده ممكن است از نوع بستر شناور باشد.
خشك كن دوار يكي از پر مصرف ترين خشك كن هاي مداوم است براي خشك كردن طيف وسيعي از مواد با هزينه واحدي كم مناسب است زمان خشك كردن معمولا” بين 5 تا 60 دقيقه است و ظرفيت اين خشك كن از چند صد كيلوگرم تا 200 تن ماده در ساعت است.
موارد استفاده:

يكي از موارد مهم استعمال اين نوع خشك كنها، خشك كردن كودهاي شيميايي از قبيل سولفات، نيترات و فسفات آمونيوم ، نمكهاي پتاسيم، همچنين كودهاي
N.P.K
در مقياس بسيار زياد است.
اين خشك كن براي خشك كردن مواد دانه اي مناسب است ولي براي خشك نمودن مايعات غليظ (Slurries) ، مواد گلي شكل (Sludge ) ، مواد خيلي چسبيده و موادي كه به كندي خشك مي شوند مناسب نيست.
طبقه بندي:

الف- خشك كن دوار مستقيم
در اين دستگاه يك گرمكن مجهز به شعله مستقيم بكار گرفته شده است جريان هواي ورودي ممكن است بطور همجهت و يا غير همجهت با جريان مواد عبور مي كند قطر پوسته دوار ممكن است براساس نياز تا 3 متر باشد و طول آن 4 تا 15 برابر قطر باشد براي آساني حركت ذرات بايد شل را با شيبي معادل تا قرار داد.
خشك كن با سرعت 4 تا 5 دور در دقيقه مي چرخد سرعت هوا بين 5/1 تا 5/2 متر بر ثانيه مي باشد كه تابع اندازه ذرات خشك شونده و تابع ذرات ريز موجود در آن است.
ب-خشك كن كركره اي
در اين نوع خشك كن هوا از داخل كانالهايي كه با صفحه هاي كركره اي شكل خاصي درست شده اند مي گذرد هوا از لاي كركره ها گذشته به داخل بستر ذرات جريان مي يابد يك صفحه كه بصورت شير عمل مي كند باعث مي شود كه هوا فقط از درون كانالهايي كه در زير بستر قرار دارند بگذرد صفحات كركره اي رويهم قرار گرفته وبطرف پائين برده تا مانع ورود ذرات به داخل كانالهاي هوا شوند بنابراين كانالهاي هوا تشكيل يك محفظه خالي را مي دهند كه در انتها كمي گشاد مي شود اين خشك كن براي مواد چسبنده اي كه ممكن است دهانه كركره ها را ببندند و نيز براي موادي كه در نتيجه غلطيدن به ته شل، گلوله هاي بزرگ تشكيل مي دهند مناسب نيست.
ج- خشك كن غيرمستقيم
در اين خشك كنها عمل گرم كردن خوراك نه مستقيما” با دميدن هواي داغ بلكه بصورت غيرمستقيم صورت مي گيرد و نوعي از اين خشك كن غيرمستقيم كه بصورت يك شل دوار است به جاي خشك كن مستقيم استفاده ميشود كه در آن جاي بالا برنده ها ، لوله هايي قرار دارند كه بخار و يا آب داغ داخل آن جريان دارد در دستگاههاي كوچك يك رديف اما در بيشتر دستگاهها دو رديف لوله بكار مي رود. لوله هاي رديف داخلي داراي قطر كوچكتري نسبت به رديف خارجي هستند خوراك مستقيما” در اثر تماس با لوله گرم مي شود و همچنين هوا به اندازه كافي به داخل خشك كن دميده مي شود هواي خروجي اشباع است.
اين خشك كن ها با قطر 5/1 تا 3 متر و طولهاي 10 تا 20 متر عرضه شده اند قطر لوله هاي رديف داخلي 75 ميلي متر و قطر لوله هاي رديف خارجي 115 ميلي متر است.
7- خشك كن هاي بستر سيال شده
خشك كردن مواد با اين روش جايگاه مهمي در بين روشهاي خشك كردن پيشرفته دارد بطوركلي از اين روش براي خشك كردن موادي كه بصورت دانه دانه هستند استفاده مي شود اما در بعضي موارد براي خشك كردن محلولها، خميرها و مايعاتي كه بداخل بستر سيال شده خنثي پاشيده مي شوند قابل استفاده است.
فوايد بسترهاي سيال شده:

üبعلت سياليت بستر مي توان فرايند را براحتي بصورت پيوسته بكار برد.
ü در چنين واحد خشك كني قطعات متحركي در دستگاه وجود ندارد.
ü شرايط بسيار خوبي براي انتقال جرم و حرارت وجود دارد.
ü انواع متنوعي از منابع حرارتي را مي توان بكار برد.
ü اختلاط بالا در داخل بستر و يكنواخت بودن مواد داخل بستر.
در اثر عبور جريان هواي داغ از درون بستر، عمل انتقال حرارت صورت مي گيرد براي اينكار از صفحه مشبك در پائين بستر استفاده مي شود اگر سرعت گاز از سرعت بحراني سيال شدن بيشتر باشد حجم بستر افزايش مي يابد تا جايي كه بستر حالتي شبيه به يك مايع در حال جوشيدن پيدا مي كند اين پديده را سياليت مي نامند ومي توانند:
ü پيوسته
ü غيرپيوسته
باشند.
خشك كنهاي پيوسته به دو دسته زير تقسيم مي شوند:
1- خشك كن هاي پيوسته با بستري كاملا” مخلوط Mixed
2-خشك كن هاي پيوسته با بستري با جريان پيستوني Pluge
ابعاد دستگاه به عوامل زير وابسته است:
ü شدت خوراك مواد
ü جرم رطوبت خارج شده
ü سرعت گاز
ü زمان اقامت مواد در محفظه خشك كن
از اين نوع خشك كن براي خشك كردن موادي با قطر بين 1/0 تا 20 ميلي متر استفاده مي شود و ذرات بايد داراي شكل همگني باشند و نبايد داراي توده هاي فشرده اي باشند همچنين نبايد داراي درصد بالايي رطوبت باشند. از اين خشك كن براي خشك كردن كودهاي شيميايي كه بصورت پودر هستند استفاده شود.
براي طراحي يك خشك كن بستر شناور دو مسئله مورد نظر است :
ü اول اينكه بايد سطح مورد نياز جهت انتقال حرارت با شدت مورد لزوم محاسبه شود
ü دوم اينكه حجم بستر شناور مشخص شود تا زمان اقامت كافي جهت انتقال جرم بدست آيد

۱۳۹۲/۱۲/۱۲ ۰۱:۲۶

هومن نجفی
هومن نجفی
عضو فعال
پارامترهاي مؤثردر خشك كردن

الف- انتقال حرارت
1- انتقال حرارت از منبع حرارتي به سطح مايع
2- انتقال حرارت در لايه بين مايع و جامد
3- انتقال حرارت از جامد به مايع
4- انتقال حرارت از جامد به مايع از طريق لايه مرزي و از لابلاي منافذ و خلل فرج توده جامد
5- انتقال حرارت از منبع حرارتي به مواد جامد تقريبا” خشك
6- ضريب هدايت حرارتي مايع
7- ضريب هدايت حرارتي مواد جامد مرطوب
8- ضريب هدايت حرارتي مواد جامد تقريبا” خشك
9-گرماي نهان تبخير مايع
10-گرماي ئيدراسيون (هنگاميكه بايستي آب تبلور تبخير شود)
11- رابطه بين دماي عمل و نقطه ذوب ماده مرطوب برخي از مواد قبل از اينكه تمام رطوبتشان تبخير شود ذوب مي شوند
12- اثرات الكتروليت موجود در مايع، بر روي مشخصات خشك كردن مواد.
ب- محيط خشك كن
13- فشار و دماي محيط خشك كن
14- تركيب گاز محيط خشك كن، شامل تغييرات فشار جزئي مايع در طول پروسس خشك كردن.
15- سرعت نسبي محيط مجاور بستر خشك كن
16- فشار بخار مؤثر مايع با در نظر گرفتن تغييرات در افزايش نقطه جوش مايع در طول پروسس خشك كردن بعنوان مثال در مورد خشك كردن NaoH
17- درجه اشباع محيط خشك كن نسبت به بستر مواد جامد.
ج-خواص فيزيكي سيستم هايجامد-مايع
18-كشش در سطح مشترك بين جامد و مايع
19- ضخامت لايه مرزي بين جامد و مايع
20- نسبت سطح به حجم مايع، در داخل منافذ
21- ضريب نفوذ بخار بين منافذ
22- مكش موئين مايع در منافذ
23- اختلاف غلظت مايع در منافذ
24- وجود مواد رشته مانند يا كلوخه در مواد جامد
25- اندازه مولكول مايع در رابطه با بعضي از مايعات آلي
26- حداكثر مقدار ناخالصي مايع در ماده خشك (بعنوان مثال رسوب صاف شده اي كه بدرستي شسته نشده باشد به علت وجود مقداري از حلال در آن ممكن است باعث به هم چسبيدن ذرات ماده خشك شود)
 
خواص مواد جامد:

27- اندازه ذرات
28- سطح مؤثر مواد جامد
29- تخلخل، يعني اندازه و طول منافذ و نحوه انشعاب آنها.
30-حلاليت مواد جامد در مايع، در حالتي كه مايع جزئي از ساختمان مواد جامد مرطوب است.
31-سفت شدن سطح مواد گلي شكل در حال خشك شدن در حالتيكه سطحي تقريبا” غيرمتخلخل ايجاد مي شود و رابطه اين پديده با شدت خشك شدن
32-تشكيل كيك در حين خشك شدن و استحكام كلوخه ها
33- مقاومت مواد خشك شده در مقابل سائيدگي
34-حداكثر مقدار مايع مجاز در محصول خشك شده بعنوان مثال براي جلوگيري از كلوخه شدن مواد هنگام نگهداري در انبار و يا براي اطمينان از سيلان مواد هنگام ريزش از تانكرهاي حمل مواد
۱۳۹۲/۱۲/۱۲ ۰۱:۲۷

هومن نجفی
هومن نجفی
عضو فعال
خسته نباشید
۱۳۹۲/۱۲/۱۲ ۰۱:۲۷

11448
0