Сушка инфракрасными лучами

В этих сушилках тепловая энергия для испа­рения влаги подводится, излучением. Излучающими ге­нераторами тепла являются специальные лампы или же нагретые керамические или металлические поверхности. Специальные лампы инфракрасного излучения отли­чаются от обычных осветительных тем, что температура накала их 2227 вместо 2647 °С для обычных ламп. Около 80 % электроэнергии, подводимой к этим лампам, преоб­разуется в энергию инфракрасного излучения. Для на­правления пучка лучей лампы снабжают рефлекторами параболической формы. Основное преимущество сушки инфракрасными лучами — более быстрое (по сравнению с другими способами) удаление влаги. Это ускорение процесса сушки объясняется тем, что лучистый тепловой поток проникает частично внутрь капиллярно-пористых тел на глубину 0,1—2,0 мм. Попадая в капилляры тела, лучи почти полностью поглощаются вследствие ряда от­ражений от стенок. Поэтому при сушке инфроизлучением коэффициент теплообмена высок и на единицу поверх­ности материала может быть передано в единицу вре­мени значительно больше тепловой энергии, чем при сушке нагретыми газами или при контактной сушке. Ускорение процесса сушки может быть значительным. Так, например, продолжительность сушки инфракрасны­ми лучами текстильных материалов уменьшается в 30—100 раз. То же имеет место и при сушке других тон­кослойных материалов. Сушилки этого типа получили распространение для сушки различных металлических окрашенных изделий, для изделий из картона, дерева, пластмассы [17].

На рис. 37, а представлена схема сушилки, оборудо­ванной лампами, а на рис. 37,6 — схема сушилки с из­лучателями, обогреваемыми газами. Ламповые излучатели характеризуются высоким расходом электроэнер­гии, что является основным препятствием к их внедре­нию. Однако в ряде случаев себестоимость ламповой сушки ниже, чем конвективной, за счет сокращения вре­мени сушки и уменьшения Затрат.

Газовые сушилки с излучателями по конструкции и дешевле, чем сушилки, оборудованные лампами. В них

Рис. 37. Схемы ламповой сушилки (а) и сушилки с излучателем (б) 1 — вытяжное устройство; 2 — конвейер; 3 — излучатель; 4 — газовая горелка; 5 — канал подачи воздуха; 6 — газопровод

меньше расход энергии. Излучатели нагреваются газом, сжигаемым непосредственно под излучателями, или же топочными газами, поступающими внутрь излучателей. Вследствие интенсивного обогрева материала радиа­ционным излучением в материале возникает значитель­ный температурный градиент. Возникающий вследствие этого поток влаги препятствует проникновению влаги из глубины материала к его поверхности. Во избежание этого явления рекомендуется особый, прерывистый ре­жим сушки. Сушка в этом случае состоит из коротких (2—4 с) периодов облучения и длительных (20—80 с) периодов без облучения. В период облучения к высуши­ваемому телу подводится тепловая энергия, а в период без облучения происходит движение влаги изнутри тела к поверхности, так как в этот период (когда нет подо­грева) температурный градиент изменяет направление. Прерывистое облучение снижает конечную температуру сушки и уменьшает расход энергии. Общая продолжи­тельность сушки при этом не увеличивается.

Для улучшения качества высушенных материалов ре­комендуется применять комбинированную сушку—ин­фракрасными лучами и конвективную, т. е. одновре­менно с применением облучения пропускать над мате­риалом нагретый воздух. Пропускание энергии излуче­ния подчиняется экспоненциальной зависимости:

где — проницаемость слоя, %; = 1—R₀ — доля лучистой -энергии, воспринятой поверхностью материала (R₀ — коэффициент, учитывающий отражение лучей по­верхностью материала), %; е—основание натурально­го логарифма; — коэффициент ослабления лучей; х — толщина слоя.

Расход энергии на ламповую сушилку

где — плотность лучистого потока на облучаемой по­верхности, Вт/м²; — площадь облучаемой поверхно­сти тела, Вт/м²; — энергетический КПД лампы; η = 0,7 0,75; и — коэффициент эффективности источ­ника; u = 0,7 0,85; a — коэффициент многократных отражений; a = 0,3 0,5.