Ⅰ. Konvektionstrocknung
Bei Trocknungsanlagen ist der Konvektions-Wärmeübertragungstrockner der gebräuchlichste Typ. BeispielsweiseHeißlufttrocknung, Heißluft und Materialkontakt zum Wärmeaustausch, um Feuchtigkeit zu verdampfen. Gängige Arten von Konvektionstrocknungsanlagen sind Luftfedertrockner, wie z. B. Wirbelschichttrockner, Schnelltrockner, Lufttrockner, Sprühtrockner, Belüftungstrockner, Strömungstrockner, Luftstrom-Rotationstrockner, Rührtrockner, Parallelstromtrockner,Rotationstrocknerund so weiter.
In der Praxis kommen sowohl Einzelmaschinen als auch kombinierte Maschinen zum Einsatz. Luftstromtrockner, Wirbelschichttrockner, Sprühtrockner usw. nutzen Heißluft als Wärmequelle. Der Materialtransport erfolgt während des Trocknens. Charakteristisch für solche Trockner ist das Fehlen von Übertragungsteilen.
Beim Trocknen von Pulver-, Granulat- und Flockenmaterialien wird üblicherweise Heißluft oder ein Gasstrom auf die Oberfläche des Granulats aufgebracht. Durch den Luftstrom wird Wärme auf das Material übertragen, wodurch das Wasser verdampft. Der verdampfte Wasserdampf gelangt direkt in die Luft und wird abgeführt. Die üblicherweise in Konvektionstrocknungssystemen verwendeten Trocknungsmedien sind Luft, Inertgas, Direktverbrennungsgas oder überhitzter Dampf.
Bei diesem Verfahren kommt die Heißluft direkt mit dem Material in Kontakt und entzieht ihm während des Erhitzens die Feuchtigkeit. Der Schlüssel liegt darin, die Kontaktfläche zwischen Material und Heißluft zu verbessern, um eine Ablenkung der Heißluft zu verhindern. Die Materialtemperatur während der isokinetischen Trocknung entspricht nahezu der Feuchttemperatur der Heißluft, sodass auch wärmeempfindliche Materialien mit heißer Luft getrocknet werden können. Dieses Trocknungsverfahren zeichnet sich durch eine hohe Trocknungsrate und geringe Gerätekosten aus, hat jedoch einen geringen thermischen Wirkungsgrad. Nachfolgend ist die grundlegende Situation verschiedener Konvektionstrocknungsanlagen dargestellt:
(1) Lüftungstrockner
Bringen Sie die Oberfläche des Blocks oder des Materials, das eine feste Form angenommen hat, mit heißer Luft in Kontakt. Die Trocknungsrate ist gering, aber der Anwendungsbereich ist breit.
(2) Wirbelschichttrockner
Lassen Sie die heiße Luft gleichmäßig von unten in die Pulver- und Granulatschicht einströmen und fließen, sodass die Materialien kräftig vermischt und verteilt werden. Die Trocknungsrate ist hoch.
(3)Luftstromtrockner
Bei dieser Methode wird das Pulver in heißer Luft dispergiert und das Material während des Trocknens transportiert. Dieses Modell hat eine kurze Trocknungszeit und eignet sich für die Verarbeitung großer Materialmengen. Es ist wirtschaftlicher, das Material vor dem Einbringen in den Trockner mechanisch zu entfernen, um den größten Teil des Wassers zu entfernen.
(4) Sprühtrockner
So werden die Lösung oder Aufschlämmung von Materialien in der Heißluftzerstäubung mit hoher Temperatur zerstäubt, wobei die Tropfen gleichzeitig fallen und sofort trocknen. Diese Trocknungsmethode ist kurz und eignet sich für die Massenproduktion, für Pharmazeutika, Stanzen und Farbstofftrocknung.
(5) Rotationszylindertrockner
Pulver, Blöcke und Schlamm werden durch die rotierende Trommel mit heißer Luft in Kontakt gebracht. Dieses Verfahren eignet sich für die Massenproduktion. Nach dem Trocknen kann das Schlammmaterial als Granulat ausgetragen werden. Viele hochtemperaturbeständige Mineraltrocknungsmethoden werden auf diese Weise eingesetzt.
(6) Schnelltrockner
Das Material wird durch das schnell rotierende Rührblatt gerührt, sodass es in der Drehbewegung des Gasstroms dispergiert und gleichzeitig getrocknet wird. Im Allgemeinen anwendbar zum Trocknen von Materialien mit mittlerem Volumen, meist zum Trocknen von pastösen Materialien verwendet.
Konduktionstrocknung
Die Konduktionstrocknung eignet sich hervorragend für feuchte Partikel und zeichnet sich durch einen hohen thermischen Wirkungsgrad aus. Der verdampfte Wasserdampf wird durch Vakuum abgesaugt oder durch den Luftstrom, der den Hauptträger der Feuchtigkeit darstellt, abgeführt. Für wärmeempfindliche Granulate empfiehlt sich der Vakuumbetrieb. In Konduktionstrocknungsanlagen werden Schaufeltrockner zum Trocknen pastöser Materialien eingesetzt. Rotationstrockner mit internen Strömungsrohren wurden bereits entwickelt, beispielsweise der Tauchwirbelschichttrockner zum Trocknen wärmeempfindlicher Polymere oder Fettpellets, der nur ein Drittel der Größe eines herkömmlichen Wirbelschichttrockners benötigt.
Vakuumtrocknung ist ein Verfahren zur Trocknung bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck. Dabei wird das Material unter Vakuum erhitzt, wodurch die Feuchtigkeit im Inneren diffundiert, verdunstet, sublimiert und an der Oberfläche verdunstet. Vorteile sind niedrige Heiztemperaturen, gute antioxidative Eigenschaften, gleichmäßiger Feuchtigkeitsgehalt des Produkts sowie hervorragende Qualität und Anwendungsmöglichkeiten. Vakuumtrocknung ist teuer und wird nur empfohlen, wenn das Material bei niedrigen Temperaturen oder Sauerstoffmangel getrocknet werden muss oder wenn es durch Trocknen bei mittlerer Hitze und hohen Temperaturen beschädigt wird. Um eine bestimmte Verdampfungseffizienz zu erzielen, wird bei hohen Temperaturen gearbeitet, um den Gasdurchfluss zu reduzieren und das Gerätevolumen zu verringern. Für die Trocknung bei niedrigen Temperaturen kann geeignete Niedertemperatur-Abwärme oder ein Solarkollektor als Wärmequelle gewählt werden, das Trocknervolumen ist jedoch relativ groß.
Ⅲ. Kombinationstrocknung
Durch die Kombination verschiedener Trocknungsverfahren und -prinzipien können die jeweiligen Stärken der Trocknungsanlagen genutzt und deren Schwächen ausgeglichen werden. Beispielsweise werden direkte und indirekte Trocknungsverfahren eingesetzt, wobei die indirekte Trocknung den Großteil der benötigten Wärme bereitstellt. Dadurch lässt sich die Trocknungsrate verbessern und es können direkte und indirekte Trocknungsverfahren sowie Trocknungsanlagen mit geringem Gerätevolumen und hohem thermischen Wirkungsgrad realisiert werden.
Kombinierte Trocknungsanlagen kommen zunehmend zum Einsatz, beispielsweise Sprühtrockner mit Vibrationswirbelschichttrockner, Rechentrockner mit Vibrationswirbelschichttrockner, Rotationsmischtrockner, Konduktionsmischtrockner sowie Lufttrockner mit Wirbelschichttrockner. Der Zweck dieser Kombination besteht darin, einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt zu erreichen. Ein einzelner Sprühtrockner kann beispielsweise einen Feuchtigkeitsgehalt von 1–3 % erreichen, d. h. einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,3 % oder weniger. Die erforderliche Abgastemperatur liegt oft bei 120 °C oder mehr, was zu einem erheblichen Wärmeverlust führt. Ebenso ist bei höheren Feuchtigkeitsanforderungen, wie beispielsweise einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,1 %, eine Abgastemperatur von über 130 °C erforderlich. Um Wärmeenergie zu sparen, wird bei der Konstruktion des Sprühtrockners im Allgemeinen eine Abgastemperatur von 90 °C verwendet, sodass die Feuchtigkeit auf 2 % sinkt. Die durch die 60 °C heiße Luft erzeugte Wärmerückgewinnung kann anschließend zum Trocknen der horizontalen Wirbelschicht verwendet werden. Am Ende kann die Feuchtigkeit 0,1 % oder weniger erreichen und 20 % Wärmeenergie eingespart werden.
Manchmal verändert sich beim Trocknen oder Verarbeiten eines Produkts seine Wärmeempfindlichkeit oder seine Eigenschaften. In diesem Fall empfiehlt sich die Kombination zweier oder mehrerer Trocknungsgeräte.
Wie wählen Sie dann geeignete Trockner für Ihre Materialien aus? Kontaktieren Sie uns gerne!
Veröffentlichungszeit: 25. April 2024
