Высокочастотные сушилки

Материалы, требующие длительной сушки при использовании ранее рассмотренных способов сушки или имеющие большую толщину, сушат в поле токов высокой частоты (ТВЧ). Высушиваемый диэлектрический ма­териал помещают между электродами, присоединенными к выходным клеммам генератора ТВЧ. На рис. 6.53 изображена схема возникновения тепловых эффектов в высушиваемом материале.

Состояние «а»: левая пластина заряжена положительно, правая - от­рицательно. При этом свободный электрон и ион i движутся влево, ион i движется вправо; диполь d₁ поворачиваясь против часовой стрелки, стремится занять горизонтальное положение, а диполь d₂ сжимается. Через короткий промежуток времени (около с) заряд пластин меняется.

Состояние «б»: левая пластина заряжена отрицательно, правая - по­ложительно. При этом свободный электрон и ион i движутся вправо, диполь d₁, поворачиваясь по часовой стрелке, стремится занять горизон­тальное положение, а диполь d₂ растягивается. И так далее. Изменение по­лярности электродов происходит с частотой 10-25 МГц. При этом с такой же частотой меняется направления движения и вращения частиц в мате­риале, что сопровождается трением и, как следствие, нагревом материала.

При высо­кочастотной сушке проис­ходит объемное поглощение электромаг­нитной энергии материалом, вследствие чего он одновре­менно прогре­вается по всей толщине. Но ввиду того, что поверхность материала ох­лаждается за счет испарения влаги и потерь тепла в окружающую среду, температура внутри материала больше, чем на поверхности: θ_ц > θ_п. Этот перепад температур в толще материала положительно влияет на скорость сушки.

Нагрев материала в сушилках ТВЧ происходит настолько интенсивно, что скорость испарения влаги внутри материала превышает скорость пере­носа ее паров к поверхности материала. В связи с этим внутри материала возникает перепад давления пара уже при температуре θ_ц ~ 60 °С, что так­же ускоряет процесс сушки. Низкое влагосодержание внутри материала в процессе сушки оказывает слабое тормозящее действие.

Основное преимущество диэлектрической сушки - высокое качество продукта и малая длительность процесса (в 20-25 раз быстрее конвектив­ной сушки). К недостаткам высокочастотной сушки относятся сложность оборудования установки и большой расход электроэнергии (не менее 2-3,5 квт-ч на 1 кг испаренной влаги).

Диэлектрические сушилки обычно не применяются для удаления из материалов горючей влаги. В высокочастотных сушильных установках сушат древесину, клееные изделия, прессованные волокнистые материалы, шелк в куличах, порошкообразные материалы (лекарства, химические ре­активы) и другие материалы. В качестве транспортных устройств в высо­кочастотных сушилках (за исключением сушилок для сушки древесины) обычно используются ленточные конвейеры (транспортеры).

На рис. 6.54 представлена схема камерной диэлектричес­кой сушильной установки для сушки древесины. Сушильная установка состоит из двух основных элементов: высокочастотного генера­тора 1 и собственно сушильной камеры 2. При помощи генератора 1 электрический токпромышлен­ной частоты (50 Гц) преоб­разуется в пе­ременный токвысокого на­пряжения (до10000 В) высо­кой частоты (10-25 МГц),который подводится к электродам 4.Электродывыполняются в виде листов из меди, латуни, алюминия, оцинкованной стали или сеток из этих же металлов. Между слоями древесины 3 и электродами 4 проклады­вается изоляционный влагопоглощающий материал 5 (обычно асбест) во избежание межэлектродного замыкания при образовании во время сушки на холодных электродах капель воды. Паровоздушная смесь эвакуируется из сушильной камеры с помощью вентилятора и сбрасывается в атмосферу.