Vật liệu được xử lý bằng thiết bị sấy là vô số. Bên cạnh sự khác biệt về tính chất hóa lý của các vật liệu khác nhau và yêu cầu sản phẩm, tính chất vật lý nhiệt của vật liệu trong quá trình sấy và yêu cầu vật liệu đối với thiết bị hệ thống sấy trong quá trình gia nhiệt cũng là những cân nhắc quan trọng đối với các nhà thiết kế. Bài báo đề xuất một số phương pháp lựa chọn vật liệu trong thiết bị sấy để người thiết kế tham khảo.
Đặc điểm của thiết bị sấy
Cho đến nay, hàng trăm loại thiết bị sấy đã được phát triển thành công, trong đó có hơn một trăm loại được sử dụng phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Ngoài ra còn có nhiều phương pháp phân loại thiết bị sấy khác nhau. Dựa trên phương pháp truyền nhiệt trong quá trình sấy, chúng có thể được chia thành máy sấy đối lưu (như máy sấy không khí, máy sấy phun, máy sấy nhanh quay, máy sấy tầng sôi, v.v.), máy sấy dẫn (như máy sấy cào, máy sấy con lăn) và máy sấy bức xạ (như máy sấy vi sóng, máy sấy hồng ngoại xa). Ngoài ra, còn có thiết bị sấy kết hợp nhiều phương pháp truyền nhiệt, chẳng hạn như máy sấy cánh quạt.
Phần lớn máy sấy là thiết bị phi tiêu chuẩn, chủ yếu là do mỗi máy sấy xử lý các vật liệu khác nhau và nhiều điều kiện sấy thay đổi tùy theo vật liệu, dẫn đến thay đổi cấu trúc và vật liệu của máy sấy. Do đó, cần xác định rõ ràng các thông số cụ thể của vật liệu cần sấy, chẳng hạn như trạng thái vật liệu, loại độ ẩm, thông lượng, đặc tính vật liệu trong quá trình sấy, tính ăn mòn, tính dễ cháy và nổ, tạo tĩnh điện, yêu cầu sản phẩm cụ thể và nhiệt độ nhạy nhiệt của vật liệu, để xác định các thông số khác nhau của máy sấy. Vì lý do này, nhiều máy sấy không thể được sản xuất hàng loạt; do đó, quá trình thiết kế phải chú ý đến tính đặc thù của vật liệu và khả năng thích ứng của nó với điều kiện làm việc.
Phương pháp lựa chọn vật liệu dùng trong thiết bị sấy khô đã được-biết rõ. Vật liệu của thiết bị sấy là yếu tố quan trọng trong giá thành của thiết bị sấy, việc lựa chọn vật liệu hợp lý là phương tiện quan trọng để kiểm soát giá thiết bị. Nói chung, cần xem xét các khía cạnh sau khi lựa chọn vật liệu cho thiết bị sấy: Đáp ứng nhu cầu của vật liệu đang được xử lý. Nhiệm vụ chính của thiết bị sấy là làm khô một loại vật liệu nhất định. Bởi vì máy sấy xử lý nhiều loại vật liệu, bao gồm nhiều lĩnh vực như ngũ cốc, thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, lâm sản, giấy và luyện kim nên số lượng sản phẩm là vô số. Các yêu cầu đối với vật liệu được sấy khô rất khác nhau. Ví dụ, thuốc thử hóa học, dược phẩm, vật liệu điện tử và vật liệu gốm điện không được trộn lẫn với các ion sắt trong quá trình sấy khô; do đó, nên tránh sử dụng vật liệu thép carbon khi lựa chọn thiết bị. Hơn nữa, nếu độ ẩm trong vật liệu chứa axit, kiềm, muối hoặc dung môi hữu cơ, nó có thể ăn mòn các vật liệu kim loại khác nhau. Sự ăn mòn này càng trầm trọng hơn, đặc biệt là trong quá trình gia nhiệt. Vì vậy, cần lựa chọn vật liệu thích hợp dựa trên đặc điểm độ ẩm trong vật liệu.
Về lựa chọn vật liệu dựa trên loại máy sấy, như đã đề cập trước đó, có nhiều loại máy sấy khác nhau, mỗi loại có nguyên lý làm việc khác nhau. Vì vậy, điều này cần được xem xét đầy đủ khi lựa chọn vật liệu. Ví dụ, khi sấy magie oxit trong máy sấy không khí, vận tốc cao của vật liệu trong ống dẫn khí và độ cứng của magie oxit gây ra sự mài mòn nghiêm trọng ở các khúc cua của ống sấy. Do đó, nên thiết kế một-cấu trúc chống mài mòn hoặc vật liệu-chống mài mòn cho khu vực này. Hơn nữa, thép không gỉ có độ dẫn nhiệt thấp hơn đáng kể so với thép carbon. Do đó, trong thiết bị sấy dẫn nhiệt là phương pháp truyền nhiệt chính, nếu chọn thép không gỉ làm vật liệu chính thì diện tích trao đổi nhiệt phải được tính toán dựa trên độ dẫn nhiệt của thép không gỉ. Các ví dụ kỹ thuật chứng minh rằng khi lựa chọn bộ trao đổi nhiệt bằng hơi nước, thép không gỉ yêu cầu diện tích bề mặt nhiều hơn 30% so với thép cacbon.
Việc lựa chọn vật liệu cho quá trình sấy khác nhau tùy thuộc vào vật liệu và điều kiện sấy. Tôi đã từng thiết kế một máy sấy nhiệt độ cao-có thể làm khô đồng thời các muối vô cơ và bắt đầu phản ứng trùng hợp. Nhiệt độ không khí sấy cần thiết là trên 800 độ, đòi hỏi phải sử dụng-thép không gỉ chịu nhiệt độ cao đắt tiền. Tuy nhiên, xét rằng không phải tất cả các buồng sấy đều ở vùng nhiệt độ-cao, các tính toán cho thấy rằng vật liệu-chịu nhiệt độ cao chỉ được sử dụng ở khu vực-nhiệt độ cao. Hơn một năm nay nó vẫn hoạt động bình thường.
Lựa chọn vật liệu dựa trên môi trường lắp đặt thiết bị: Trong nhiều trường hợp, ngay cả khi đáp ứng được các điều kiện trên thì vẫn phải xem xét các yêu cầu về môi trường lắp đặt thiết bị trên vật liệu. Nếu thiết bị được lắp đặt trong nhà máy hóa chất thì sự ăn mòn của môi trường đối với thiết bị, hệ thống điều khiển, hệ thống điện phải được xem xét kỹ lưỡng để có giải pháp thiết kế hợp lý.
Phương pháp chống ăn mòn cho thiết bị sấy: Hầu hết các thiết bị sấy bao gồm các bộ phận hàn, tấm và trụ. Việc xử lý chống ăn mòn là cần thiết cho các máy sấy có ứng dụng khác nhau. Dưới đây là một số kinh nghiệm về phương pháp sản xuất và bảo vệ chống ăn mòn vật liệu.
Quá trình thụ động hóa phốt phát{0}}: Trong quá trình sản xuất máy sấy tầng sôi rung, 70% các bộ phận được làm bằng thép cacbon. Thời gian quay vòng dài giữa các quy trình dẫn đến lượng rỉ sét hình thành lớn trên bề mặt, đòi hỏi lao động thủ công đáng kể để loại bỏ rỉ sét trước khi sơn. Quá trình thụ động hóa photphat{4}}thông qua phản ứng điện hóa sẽ xử lý các phôi thép bị rỉ sét-chỉ trong một bước, làm lộ ra màu kim loại ban đầu đồng thời tạo thành một lớp màng chống gỉ dày đặc-. Lớp màng này có thể chịu được tiếp xúc với không khí ẩm trong hơn mười ngày mà không bị rỉ sét. Hoạt động của nó rất đơn giản, cải thiện môi trường làm việc, giảm cường độ lao động và tiết kiệm nhân lực và tài nguyên. Dung dịch thụ động phosphat{10}}có chứa chất nhũ hóa, molybdat, photphat hòa tan và nhiều loại axit. Phương pháp này không chỉ áp dụng cho các loại máy nói trên mà còn có thể được sử dụng để bảo vệ chống ăn mòn cho các kết cấu hoặc khung tương tự khác.
Ứng dụng sơn tĩnh điện trong sản xuất thiết bị sấy: Sơn truyền thống là chất lỏng chứa lượng lớn este, xeton và hydrocarbon gây ra nhiều vấn đề trong sản xuất, bảo quản, vận chuyển và thi công. Chúng dễ cháy, nổ và rất không an toàn. Do độc tính, chúng bay hơi vào khí quyển, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy, các nhà sản xuất sơn trong nước và quốc tế đang nỗ lực phát triển các loại sơn phủ mới sử dụng ít hoặc không cần dung dịch. Một loại sơn mới như vậy là sơn tĩnh điện.
Vỏ trên của máy sấy tầng sôi rung chủ yếu được làm bằng thép không gỉ cán nguội nên giá thành cao. Lý do sử dụng thép không gỉ thay vì thép cacbon thông thường là vì trong quá trình hoạt động, thiết bị sẽ tiếp xúc với nhiều vật liệu và khí ăn mòn khác nhau, thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn rất tốt; do đó, thép không gỉ cán nguội-được sử dụng.
Phun tĩnh điện lớp phủ bột nhựa polyester lên thép cacbon thông thường đạt được khả năng chống ăn mòn tương đương với thép không gỉ. Bởi vì loại sơn tĩnh điện này dai, bền và có đặc tính trang trí tốt, cũng như khả năng chịu thời tiết ngoài trời và chịu nhiệt tuyệt vời, cùng với khả năng chống ăn mòn, chống phấn hóa, độ bóng và hiệu suất màu tuyệt vời nên phun bột tĩnh điện hoàn toàn phù hợp để bảo vệ chống ăn mòn cho vỏ máy sấy.
Thảo luận về Hàn niken Austenitic-Thép không gỉ crom Nhiều bộ phận của thiết bị sấy là kết cấu kim loại tấm được hàn, với hầu hết các tấm là 1Cr18Ni9Ti (loại 18-8). Các vấn đề về ăn mòn, gãy xương thường xảy ra trong quá trình hàn. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ và hiệu suất của sản phẩm. Sự khác biệt giữa thép không gỉ austenit và thép cacbon thông thường nằm ở tính dẫn nhiệt kém, hệ số giãn nở nhiệt lớn trong quá trình gia nhiệt và điện trở cao. Do những đặc điểm này nên cần có các quy trình hàn đặc biệt đối với thép austenit. Ăn mòn giữa các hạt là một trong những vấn đề chính của thép hợp kim cao. Trong khi bản thân loại thép này có khả năng chống ăn mòn cao thì quá trình hàn lại làm giảm khả năng chống ăn mòn này. Các dạng ăn mòn trong quá trình hàn thép austenit bao gồm: ăn mòn tổng thể, ăn mòn cục bộ và ăn mòn giữa các hạt. Một nhà máy trong nước nhập khẩu thiết bị sấy từ nước ngoài. Phương pháp hàn không đúng cách làm hỏng cấu trúc vi mô của khung thép không gỉ của túi lọc, gây ăn mòn giữa các hạt. Trong quá trình sấy, vật liệu có chứa thành phần axit, dẫn đến khung thép nhanh chóng bị gãy.
Kết luận Công nghệ sấy đã phát triển đến mức hiện nay, với tư cách là một công nghệ kỹ thuật, sự thành công của nó không chỉ phụ thuộc vào trình độ lý thuyết sấy mà còn phụ thuộc chặt chẽ vào kết cấu thiết bị, lựa chọn nguyên liệu và phương pháp sản xuất. Xem xét nhiều yếu tố khác nhau, việc xây dựng một kế hoạch sản xuất hợp lý có tầm quan trọng kinh tế đáng kể.