Сушка , висушування, видалення рідини (зазвичай волога) з твердих, рідких і газоподібних тіл. При С. віддаляється, як правило, волога, пов'язана з матеріалом физико-хімічний (адсорбційний і осмотічеськи) і механічно (волога макро і мікрокапілярів); хімічно зв'язана волога не може бути видалена шляхом С. Цель С. — збереження физико-хімічних властивостей матеріалів, забезпечення у багатьох випадках збереження матеріалів на продовжить. період, а також виключення перевезення баласту. У техніці найбільш поширена С. вологих твердих матеріалів при їх підготовці до переробки, використання або зберігання. С. цих матеріалів — процес, що супроводиться тепло і масообміном між сушильним агентом (повітря, топкові гази і ін.) і вологою висушуваного матеріалу. Тиск пари рідини на поверхні твердого матеріалу з підвищенням температури зростає і пари дифундують в потік сушильного агента. Що виникає при цьому градієнт концентрації вологи в матеріалі заставляє її переміщатися з глибинних шарів до поверхні з швидкістю, залежною від характеру зв'язку вологи з матеріалом. При природній С. у відсутність примусового руху сушильного агента (вільний випар) процес йде повільно; він прискорюється при обтіканні висушуваного матеріалу потоком підігрітого сушильного агента, тобто при штучній С. Ніже розглядається С. лише штучна із застосуванням різного типа сушарок.
Вибір умов С. (температура, тиск, швидкість руху сушильного агента і ін.) залежить від физико-хімічних властивостей висушуваного матеріалу: схильності до скорочення в об'ємі (дерево), утворенню щільної кірки на поверхні (деякі солі), підвищенню крихкості, термостійкості (папір) і ін.
За способом підведення тепла сушарки бувають: конвективні (висушуваний матеріал омивається потоком заздалегідь нагрітого сушильного агента); контактні (безпосередній контакт висушуваного матеріалу з поверхнею, що нагрівається); сублімації (видалення вологи в замороженому стані під вакуумом); високочастотні (видалення вологи під впливом електричного поля високої частоти); радіаційні (висушування під дією інфрачервоного випромінювання).
Широке промислове вживання отримали конвективні сушарки різних конструкцій (камерні, барабанні пневматичні, з киплячим шаром, распилітельниє і пр.). У основному варіанті конвективної сушарки ( мал. 1 , а) сушильний агент, заздалегідь нагрітий в калорифері до максимально допустимої температури, рухається в сушарці, безпосередньо стикаючись з висушуваним матеріалом (харчовими продуктами, медичними препаратами, хімічними сполуками і ін.). 0тлічительная особливість цього варіанту — однократний нагрів і однократне використання сушильного агента.
При С. термічно нестійких матеріалів (наприклад, поліетилену) сушильний агент лише частково нагрівається в основному калорифері і вводиться в сушильну камеру при допустимій для висушуваного матеріалу температурі. Останнє необхідне для С. тепло агент отримує в додаткових калориферах, встановлених в сушильній камері.
Для С. деяких матеріалів (деревини, заформованних керамічних виробів і пр.) часто застосовуються сушарки з поверненням (рециркуляцією) частини відпрацьованого повітря ( мал. 1 , би) . Цим досягається зменшення перепадів температури і влагосодержанія повітря на вході і виході з сушарки і більш рівномірна сушка. Для С. вогні і вибухонебезпечних матеріалів або при видаленні з висушуваного матеріалу коштовних продуктів (спирти, ефіри і пр.) застосовуються сушарки із замкнутою циркуляцією потоку інертних газів або повітря. У залежності від призначення використовуються сушарки різних конструкцій.
Барабанні — для С. мелкокуськових і сипких матеріалів (азотні добрива, сірчаний колчедан, хлорид калія, а також зерно, див.(дивися) Зернова сушарка ) ( мал. 2 ) — є циліндр з внутрішньою насадкою для пересипання і перемішування матеріалу з метою поліпшення його контакту з сушильним агентом. Барабан встановлюється або горизонтально, спираючись бандажами на опорні ролики, або з невеликим нахилом (0,5—3°). Діаметр барабана може мати 3500 мм, а довжина його дорівнює 3,5—7 діаметрам. Барабан повільно обертається (0,5—8 об/мін ) .
Пневматичні — для С. зернистих матеріалів (вугілля, адіпінової кислоти і ін.) потоком гарячого сушильного агента ( мал. 3 ) — представляють собою одну або декілька послідовно сполучених вертикальних труб. Висушуваний матеріал переміщається по цих трубах потоком сушильного агента, швидкість якого перевищує швидкість витання найбільш крупних шматків (зазвичай 10—40 м/сек ) . Унаслідок короткочасності контакту (1—5 сік ) ця сушарка придатна для термічно нестійких матеріалів навіть при високій температурі сушильного агента.
В сушарці з киплячим (псевдозрідженим) шаром досягається інтенсивне перемішування матеріалу, прискорений тепло і масообмін, завдяки чому сушильний агент можна використовувати при підвищених температурах. Поєднуючи простоту пристрою з високою питомою продуктивністю і легкістю автоматизації, ці сушарки знайшли широке вживання в хімічній промисловості, кольоровій металургії (детальніше за див.(дивися) Киплячий шар і Киплячого шару пекти ) .
Распилітельниє — для С. рідких речовин підвищеної в'язкості (молоко, кров, альбумін і ін.), розпиляних в потік гарячого сушильного агента ( мал. 5 ). Завдяки великій питомій поверхні розпорошеного матеріалу процес випару вологи відбувається інтенсивно, час С. мало (15—30 сік ) . При вельми швидкою С. температура поверхні часток, навіть при високій температурі сушильного агента, близька до температури адіабатичного випару чистої рідини. Висушуваний матеріал (у вигляді емульсій, суспензій, розчинів) розпилявся механічними або пневматичними форсунками. Сушарки забезпечуються апаратами для уловлювання часток висушуваного матеріалу, що відносяться.
Стрічкові — для сипких і волокнистих матеріалів (штучні волокна і ін. полімерів); висушуваний матеріал рухається по безконечній стрічці (або на декількох послідовно розташованих стрічках), натягнутій між ведучим і веденим барабанами ( мал. 4 ). С. здійснюється гарячим повітрям або топковими газами, рухомими уздовж стрічок або в перехресному струмі.
Контактні (наприклад, вальцовиє) — для С. рідких і пастоподібних матеріалів (ксантогенати лужних металів і ін.) під атмосферним тиском або вакуумом. Використовуються одно- або двухвальцовиє сушарки; основною частиною цих сушарок є вальці, що повільно обертаються (2—10 об/мін ), в які через порожнисту цапфу поступає гріюча пара і від них відводиться конденсат. Висушуваний матеріал поступає на вальці, налипає на їх поверхні тонким шаром (1— 2 мм ) , висушується і зрізається ножем. На мал. 6 показані одновальцовая і двухвальцовая вакуум-сушарки.
Сублімації (див. Ліофілізація і Консервація ) — для С. харчових продуктів і медичних препаратів (антибіотиків, плазми крові і ін.) із збереженням основних біологічних якостей матеріалу. У цих сушарках волога віддаляється в замороженому стані під вакуумом (залишковий тиск 6,65—332,5 Н/м 2 або 0,05—2,5 мм рт. ст. ) при температурі близько 0 °С.
В камері випаровується основна частина вологи (60—85% від загального вмісту), остання волога віддаляється тепловою вакуумом-сушкою (при температурі 30—45 °С). Теплота, необхідна для С., підводиться до матеріалу від нагрітих поверхонь або радіацією від нагрітих екранів. При сублімації С. відсутня окислювальна дія кисню повітря, не змінюються розміри продукту що дозволяє отримувати продукти високої якості, що наближаються за органолептичними показниками і вмістом вітамінів, пахучих і інших речовин до свіжих.
Високочастотні — головним чином для С. матеріалів, що володіють великим опором внутрішньому переміщенню вологи (олівці, тонкі ливарні форми). У цих сушарках струмами ВЧ(висока частота), створюваними спеціальними генераторами, висушуваний матеріал прогрівається по всій товщині, що прискорює процес С. Возможно регулювання температури і вологості за всім обсягом матеріалу. Під дією високочастотного електричного поля іони і електрони в матеріалі міняють напрям руху синхронно із зміною знаку заряду пластин конденсатора, дипольні молекули набувають обертального руху, а неполярні молекули поляризуються за рахунок зсуву їх заряду. Ці процеси, що супроводжуються внутрішнім тертям, приводять до тепловиділення і нагрівання висушуваного матеріалу. С. застосовна для пластмас, гумових виробів і ін. матеріалів, що володіють діелектричними властивостями.
С. твердих матеріалів широко застосовують в хімічній, харчовій, паперовій, деревоотделочной, будівельних матеріалів, шкіряною, текстильною і інших галузях промисловості. У ливарному виробництві С. використовується для зміцнення ливарних форм і стрижнів і додання ним необхідних фізіко-механічніх властивостей, а також видалення надлишку волога з фарб і натірок, що наносяться на їх поверхню. С. рідин виробляють осушуючими речовинами, що не взаємодіють з осушуваними рідинами (фосфорний ангідрид, концентрована сірчана кислота, безводий хлорид кальцію і ін.), що зв'язують воду.
С. газів (повітря, топкових газів) виробляють методами переважно абсорбції і адсорбційного. Спосіб абсорбції (див. Абсорбція ) заснований на поглинанні (розчиненні) вологи з газів рідкими розчинниками (абсорбентами), що хімічно не взаємодіють з висушуваним газом. Абсорбентами служать головним чином розчини діетиленгліколя, триетиленгліколя, гліцерину, хлориду кальцію, їдких лугів і ін. (вживання хлориду кальцію обмежене унаслідок корозійної дії на апаратуру). Технологічні схеми С. газів способом абсорбції включають абсорбери, десорбери, а також всілякі теплообмінні апарати і насоси для перекачування розчинів.
Адсорбційні способи (див. Адсорбція ) засновані на поглинанні вологи з газів твердими речовинами з високою пористістю — адсорбентами: бокситами, алюмогелем, силікагелем, штучними цеолітамі (молекулярні сита). Ці адсорбенти легко регенеруються і поглинають практично від 3 до 12% вологи (по масі). Адсорбційні установки для С. газів включають заповнені сорбентом адсорбери і теплообмінну апаратуру (підігрівачі і холодильники). Десорбція вологи (регенерація) виробляється шляхом продування шару насиченого адсорбенту потоком гарячого газу або перегрітої водяної пари.
Застосовують також способи С. газів, засновані на конденсації або виморожуванні вологи при пониженні температури; вони здійснюються в поперемінно працюючих теплообмінниках, де газ охолоджується водою або низькотемпературним хладоагентом (у останньому випадку волога, що міститься в газах, випадає у вигляді снігу або інею). На С. газів шляхом охолоджування сприятливо впливає підвищення тиску.
Для С. газів інколи використовують їх контакт з твердими гігроскопічними речовинами (зокрема, їдким калі або їдким натром); висушувані гази пропускають через апарати, заповнені поглиначем. С. газів часто передує їх фракціонуванню методами ректифікації або парціальної конденсації (див. Газів розділення ) , транспортуванню горючих газів по трубопроводах і ін.
Літ.: Ликов М. Ст, Сушка в хімічній промисловості, М., 1970: Крішер О., Наукові основи техніки сушки, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1961; Ликов А. Ст, Теорія сушки, 2 видавництва, М. 1968; Романков П. Р., Рашковськая Н. Би., Сушка в зваженому стані, 2 видавництва, Л., 1968: Касаткин А. Р., Основні процеси і апарати хімічної технології, 9 видавництво, М., 1973; Герш С. Я., Глибоке охолоджування, 3 видавництва. ч. 1—2, М.— Л., 1957— 1960; Гуйго Е. І., Журавськая Н. До., Каухчешвілі Е. І., Сушка сублімації в харчовій промисловості, 2 видавництва, М., 1972.
