خشک کن دوار

اخرین بخش خط تولیددربسیاری ازصنایع شیمیایی ومعدنی فرایند خشک کردن میباشد. در مواردی که خشک کردن حجم زیادی از یک ماده بطور پیوسته مد نظر باشد ، استفاده از خشک کن های دوار غالبا  بهترین گزینه ممکن می باشند .

طرز عملکرد خشک کن های دوار مداوم بدین صورت است که با چرخش مداوم ، هوای مطلوب در خشک کن جا بجا شده ودر تماس با جریان هوا که از داخل خشک کن عبور می کند ، قرار می گیرد.از آنجا که خشک کن ها دارای مصرف انرژی بالایی می باشند ، شبیه سازی آنها چه به منظور بهینه سازی شرائط عملیاتی و چه به منظور استفاده در روش های کنترل حائز اهمیت می باشند. خشک­کن دوار شامل یک استوانه­ای است که در جهت مناسب می­چرخد و به طورمعمول با افق زاویة کمی دارد طول استوانه 4 تا بیش از 10 برابر قطرش می­باشد که ممکن است از 3/0 تا 3 متر تغییر کند. مواد جامد تغذیه شده به انتهای هر سیلندر وارد می­شود و به واسطة سه خاصیت چرخشی، اختلاف ارتفاع و شیب استوانه، محصول تمام شده از قسمت دیگر تغذیه می­کنند.

خشکنهاي دوار به سه گروه تقسیم میشوند:

1) مستقیم 2) غیرمستقیم، مستقیم 3) غیرمستقیم

روش مستقیم روشی است که وقتی تبادل مستقیم حرارت بین جریان مواد جامد صورت می­گیرد موچب افزایش یا کاهش دمای جامدات می­شود و روش غیرمستقیم روشی است که گرمای ملایم جدا شده از برخورد فیزیکی مواد جامد با دیوار یا لوله فلزی باشد.
خشک­کن دواریکی از مهمترین خشک­کن­هایی است که برای خشک کردن مواد جامد گرانول که می­توانند جریان آزاد داشته باشند و در اثر پاشیدن و به   هم خوردن عمل خرد شدن قابل ملاحظه­ای صورت نگیرد

اگر خشک کن دوار مجهز به دستگاه مخصوصی که کیکهای جامد را می­شکنند باشند، می­توانند مواد خیلی چسبنده را هم به خوبی خشک کنند. در مورد خشک کردن مایعات غلیظ، مواد گلی شکل، مواد خیلی چسبنده و صمغی و موادی که به کندی خشک می­شوند مناسب نمی­باشند به علاوه مواد گوگردی و یا مواد سبکی که به راحتی توسط جریان هوا حمل می­شوند..

خشک­کن­های دوار برای خشک­کردن کودهای شیمیایی از قبیل سولفات فسفات، و نیترات آلونیوم و نمکهای پتاسیم، همچنین موادی مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس و ….
زمان خشک شدن در این خشک کنها معمولاً بین 5 دقیقه تا 1 ساعت و ظرفیت آنها .بین چند صد کیلوگرم تا چند صدتن تغییر میکند.

ساختمان شماتیک یک خشک­کن دوار

یک خشک­کن دوار شامل یک پوسته استوانه­ای چرخنده به صورت افقی و با کمی شیب به سمت قسمت خروجی خوراک می­باشد. خوراک مرطوب از یک انتهای استوانه وارد و از انتهای دیگر محصول خشک شده خارج می­شود، هنگامیکه استوانه می­چرخد پرده­های بالا برنده مواد جامد را بالا می­برند و به داخل هوای داغ در حال جریان می­پاشند و درنتیجه سطح مواد جامد به طور کامل در معرض هوای داغ قرار گرفته و عمل خشک شدن به طور مؤثرتری انجام میگیرد. در محل ورود خوراک چند پره مارپیچی قرار دارد که به جلو راندن خوراک کمک می­کند تا به پرده­های اصلی برسد.

در محیط­های مرطوب لازم است که هوای خنک ورودی تا حدی رطوبت زدایی شود که این کار را می­توان توسط برج جذب و درمجاورت کلسیم کلراید انجام داد. دستگاه­های فرعی این خشک کن عبارتند از: گرم کن هوا با شعله مستقیم و یا غیرمستقیم، کانال تنظیم کردن مقدار هوا، دستگاه جمع­­آوری غبارات و فن­ها، همچنین یک سیستم نوار نقاله برای انتقال ذرات ورودی و خروجی در بعضی موارد به یک سیستم اتوماتیک چکشی نیاز است تا موادی را که روی بالا .برنده به صورت کیک قرار می­گیرند خرد کند.

اگر انتقال حرارت مستقیماً از فاز گاز به فاز جامد صورت گیرد آن را از نوع حرارت مستقیم و اگر انتقال حرارت از لوله­های بخار به مواد جامد انجام گیرد آنرا از نوع حرارت غیرمستقیم گویند. در صورتی که جهت جریان فاز گاز و فاز جامد هم جهت لاشند آنرا فواری واگر مخالف جهت هم باشند آنرامتقابل گویند. براین :اساس خشک­کن­های دوار به چهار گروه زیر تقسیم می­شوند.
حرارت مستقیم، جریان متقابل(1
برای موادی که باید تا دمای بالاتر گرم شوند مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس و غیره از جریان مستقیم گاز داغ استفاده می­شود

برای موادی که نباید تا دمای خیلی بالاتری گرم شوند مانند سولفات آلومینوم و شکر و محصولات کریستالی مواد شیمیایی، از هوای گرم استفاده می­شود

حرارت مستقیم، جریان فواری(2
مواد جامدی که از آلوده شدن آن با گاز احتراق نگران نیستیم ولی باید تا دمای بالا گرم نشوند مانند سولفید آهن، سنگ گچ و مواد آلی مانند ذغال سنگ احیا نشده و مواد کشاورزی، باید در خشک­کن موازی خنک شوند.
حرارت غیرمستقیم، جریان متقابل3
موادی نظیر پیگمانهای سفید که باید تا درجه حرارت بالا گرم شوند ولی در تماس با گاز نیابد باشند. ممکن است ساختمان خشک­کن انتخاب شده از آجر نسوز ساخته شده باشد و به وسیله بخار داغ کاملاً احاطه شده باشد. در این حالت دبی جریان هوا را در مینیمم مقدار خود نگه می­داریم زیرا در این حالت حرارت بوسیلة هدایت از پوسته و یا لوله­های مرکزی اعمل می­شود.

نوع مستقیم غیرمستقیم

این خشک­کن اقتصادی تر از خشک­کن مستقیم می­باشد و ممکن است برای موادی که در درجه حرارت بالا خشک می­شوند با استفاده از لوله بخار بکار گرفته شوند

زغال سنگ خام کلاً به این روش خشک می­شوند بدون آنکه مشتعل شوند و یا گرد و غبار آنها محترق شوند. قطر تقریبی این خشک کن تنها از 3 الی 10 (فوت) و طول آنها از 2 الی 100 فوت تغییر می­کند

خشک ­کن لوله بخار غیرمستقیم

این نوع خشک­کن شامل یک استوانه ساده است که مجهز به یک، دو و یا سه ردیف لوله می­باشد ودر هنگام عملیات حاوی سیال حرارتی است و در داخل استوانه به صورت طولی نصب شده­اند. این نوع برای خشک­کن­هایی که دارای درجه حرارت بخار (سیال حرارتی) هستند مناسب می­باشد و برای خشک­ کردن موادی که به آلودگی حساس هستند و نباید در تماس با گاز احتراق باشند کاربرد دارد.

خشک­کن دوار غیرمستقیم لوله بخار

خشک­کن دوار غیرمستقیم لوله بخار

لوله های بخار گرم کننده قرینه وار و متحدالمرکز در یک دو و یا سه ردیف نصب شده اند و همراه استوانه خشک کن می­چرخند این لوله­های بخارممکن است از نوع لولة ساده باشند که بخار در طول آن ضمن حرارت دادن کندانس شده و این آب کندانس شده از طریق تله بخار دفع می شود.
تله بخار (دارای این خاصیت هست که مایع را اجازه می­دهد که از آن عبور کرده و خارج شود ولی از خارج شدن فاز گازی ممانعت می­کند.) هوایی که از خشک­کن خارج می­شود تقریباً نزدیک به اشباع است زیرا مقدار هوایی که در این خشک­کن لازم است، معمولاً خیلی کمتر از مقدار هوای مصرفی در خشک کن های نوع مستقیم است

بخار داغ وارد لوله­ها شده و پس از کندانس شدن از آن خارج می­شود. جسم خشک شده از درون روزنه­هایی که در شل قرار دارند خارج می­شود. این روزنه­ها دارای دیواره­هایی هستند که باعث می­شود عمق بستر در داخل شل همیشه به اندازه کافی باقی بماند. این خشک­کن­ها به ویژه برای خشک کردن موادی مناسب است که زمان خشک کردن با شدت نزولی انها طولانی بوده و بتوان آنها را در زمانی نسبتاً طولانی در یک دمای ثابت نگه داشت .دوران شل در ضمن اینکه موجب هم زدن مواد بستر شده و از ایجاد کیک جلوگیر می کند، باعث سهولت جریان بخار آب نیز خواهند شد و به دلیل اتلاف حرارتی پایین جریان هوای خروجی، راندمان بالاست این خشک­کن برای موادی که نسبت به حرارت حساس هستند مناسب است. زیرا که درجه حرارت ماکزیمم دقیقاً قابل کنترل میباشد و این دما توسط دمای عامل گرم کننده (بخار) کنترل میشود

در این نوع خشک کن ها معمولاً خوراک مرطوب از طریق انتقال دهنده مارپیچی و یا ریزشی به داخل خشک کن وارد می­شود و در خشک کن های معمولی، محصول خشک شده در انتهای استوانه از لابه لای لوله های بخار به بیرون ریخته می شودبااین کار همچنین هوای استفاده شده جهت خشک کردن و دیگر گازهای موجود ازداخل خشک کن خارج می شود. به دلایل زیاد جهت جریان کاز و مواد جامد متقابل می باشد.

برای طراحی یک خشک­کن دوار باید موارد زیر را محاسبه کرد

1)طول و قطر خشک­کن 2) شیب خشک­کن

3)مقدار هوای لازم برای عمل خشک­کردن 4) مقدار حرارت لازم
5)جهت جریان 6) تعداد دور استوانه در واحد زمان

برای بدست آوردن بالا بایستی یک سری معلومات داشته باشیم که عبارتنداز:
1) رطوبت و دمای هوای موجود
2) رطوبت و دمای هوای خروجی از گرمکن
3) رطوبت و دمای هوای خروجی از خشک­کن
4) رطوبت ماده ورودی
5) مقدار محصول در واحد زمان
6) میزان رطوبت محصول