Обратная конденсация

Под обратной конденсацией понимается нежелательная повторная конденсация уже испарившихся жидкостей внутри сушильной установки. Этот процесс особенно актуален для сушки порошков и контактной сушки, поскольку при этом слой твердого вещества находится в прямом контакте с нагретыми поверхностями или горячим газом. В принципе, процессы сушки основаны на фазовом переходе из жидкой фазы в газообразную: жидкость испаряется, а образующийся пар удаляется из зоны продукта.

Цель состоит в том, чтобы пар покидал сушилку и только вне аппарата, как правило, после отделения паров и пыли, целенаправленно конденсировался в конденсаторе. С термодинамической точки зрения температура T_T во всей сушильной камере должна быть выше температуры точки росы T_(T,τ) паровой смеси, чтобы на поверхностях компонентов не происходила конденсация. Если локально образуется более холодная зона с TWand < Tτ, она действует как ловушка конденсации: пар попадает на холодную поверхность, там его давление становится ниже давления насыщения и он конденсируется.

Условие для конденсации можно сформулировать с помощью функции давления насыщенного пара p_sat(T) (например, с помощью уравнения Антуана). Если парциальное давление пара p_D превышает давление насыщенного пара при температуре стенки, то есть

p_D ​> p_sat​(T_Wall​),

конденсация на этой поверхности термодинамически благоприятна. На практике это означает: температурные градиенты, мертвые зоны с плохой конвекцией или недостаточно нагретые элементы аппаратуры приводят к обратной конденсации.

Образующийся конденсат может капать обратно в порошковую подушку или стекать в виде пленки по стенкам аппаратуры. Это приводит к локальному повторному увлажнению продукта, что вызывает механические вторичные эффекты: усиленную агломерацию из-за жидкостных мостиков, слипание на нагревательных поверхностях, а также неоднородности в профиле остаточной влажности вплоть до появления клейких зон в сыпучем материале. Такие зоны мешают движению частиц, изменяют текучесть порошка и ухудшают разгрузку и смешиваемость.

Обратная конденсация снижает эффективную производительность сушки, удлиняет время процесса и ухудшает качество продукта, поскольку дополнительная влага должна быть удалена повторно. В частности, в области снижающейся скорости сушки, где продукт уже нагрет и доминирует сопротивление диффузии, явления обратной конденсации могут значительно нарушить процесс сушки.

По этой причине чрезвычайно важно обеспечить максимально однородное распределение температуры в сушильной установке. В установках amixon® это достигается за счет конструкции, обеспечивающей равномерный нагрев всех поверхностей, контактирующих с продуктом, надлежащей изоляции и оптимальной циркуляции теплоносителя. Со стороны технологического процесса предотвращению обратной конденсации способствуют достаточно высокий и правильно направленный расход газа, достаточно большие фильтры паров, заданные условия давления и точки росы сушильного газа, а также режим работы, адаптированный к участку сушки.