Спосіб сушіння

Винахід відноситься до текстильної промисловості і може бути використаний в процесах сушіння переважно текстильних матеріалів у пакуваннях. Відомий плюсовочно-накатний спосіб фарбування текстильного матеріалу шляхом нанесення на матеріал розчину барвника з наступним намотуванням матеріалу на неметалічний вал, загортанням його в поліпропіленову плівку і поміщенням у такому виді в мікрохвильову камеру, де його опромінюють за допомогою хвилеводів електромагнітним надвисокочастотним (НВЧ) полем. [Мельников Б.Н. и др. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильных материалов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 232 с. - C. 198]. Головною перевагою НВЧ-нагріва пакувань у порівнянні з іншими способами нагрівання, зв'язаними з зовнішнім підведенням тепла за рахунок теплопровідності, є перетворення енергії електромагнітного поля в тепло безпосередньо в пористій структурі пакування, що забезпечує інтенсивний і практично безінерційний прогрів всього обсягу тіла пакування. Однак плюсовочно-накатний спосіб призначений для фарбування тканини, а не для сушіння ниток у пакуваннях. Відомий спосіб підготовки пакувань до рідинної обробки шляхом попереднього вакуумування [Текстильная химия (физическая химия крашения) в 2 ч. - Ч. 2: Пер. с англ. / Петерс Р.Х. - М.: Легпромбытиздат, 1989. - 384с. С. 304]. Однак цей спосіб призначений для поліпшення умов просочення розчином на стадії підготовки до рідинної обробки, а не для видалення пари рідини зі структури пакування на стадії сушіння. Відомий спосіб віджиму тканини в центрифузі під дією відцентрових сил, що діють на тканину, поміщену в перфорований барабан, якому надають обертальний рух щодо осі [Бондарь Е.С., Кравцевич В.Я. Современные бытовые электроприборы и машины. - М.: Ма шиностроение, 1987. - 224 с. - С. 144]. Однак цей спосіб застосовується для віджиму тканини, а не для сушіння пакування, при цьому необхідним компонентом способу є наявність перфорованого барабана. Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, до пропонованого технічного рішення є спосіб сушіння пакувань шляхом створення примусової безперервної циркуляції нагрітого сухого повітря під тиском у радіальному напрямку тіла пакування [Андросов В.Ф., Александров С.А. и др. Крашение пряжи в паковках. - М.: Легкая индустрия, 1974. - 152 с. - С. 51 - прототип]. Головним недоліком такого способу є відносно великі витрати енергії, що обумовлено конвективним принципом підведення тепла до структури пакувань із застосуванням проміжного теплоносія, а також відносно повільне нагрівання структури пакування. Як теплоносій використовують повітря, потік якого спочатку нагрівають, потім транспортують і розподіляють між пакуваннями. На цьому шляху частина тепла розсіюється в навколишній простір через стінки трубопроводу, розподільні пристрої, а також корпус сушильного казана. Для подолання опору вологих пакувань потоку повітря доводиться використовува ти вентилятор потужністю порядку десятків кіловат, що безперервно працює протягом двох годин, витрачаючи велику кількість електроенергії. Усередині кожного пакування повітря фільтрується у радіальному напрямку, віддаючи тепло спочатку доступній поверхні нитки, відкіля воно за рахунок теплопровідності матеріалу нитки передається всередину її стр уктури до рідини, що випаровується. Тому нагрівання рідини в структурі пакування відбувається поступово, у міру прогріву самої структури, і швидкість нагрівання визначається теплопровідними властивостями матеріалу нитки. Найбільший час потрібно для прогріву найбільш важкодоступних ділянок структури пакування - контактних площадок перетинання витків нитки. Цим часом і визначається тривалість процесу сушіння, а також витрата теплової й електричної енергії. При цьому, чим більш тривалий процес сушіння, тим більше та частина енергії, що витрачається непродуктивно. Іншим недоліком сушіння за способом-прототипом є використання проміжного сушильного агента для видалення вологи - повітря, яке нагнітають в стр уктуру пакування, де воно насичується вологою, потім спрямовують на відділення вологи та підсушування, знов нагнітають і так далі. При цьому на подолання опору пакувань сушильному агенту витрачається велика кількість електроенергії, оскільки потужний нагнітаючий вентилятор безупинно працює протягом усього часу сушіння. Тому, з метою скорочення цього часу, прагнуть збільшити вологоємність сушильного агента, підвищуючи його температуру, що, однак, вимагаєодночасного підвищення і його статичного тиску в контурі циркуляції. Але з ростом тиску стиснутого повітря зростає його в'язкість, що приводить до росту витрат електроенергії на подолання опору пакувань у процесі фільтрації сушильного агента через їхню структуру. Крім того, виникають фільтраційні деформації тіла пакування, що негативно відбивається на якості готової продукції. Задачею винаходу є створення способу сушіння текстильних пакувань, що, завдяки своїм технологічним можливостям, дозволив би поліпшити якість і швидкість сушіння за рахунок поліпшення умов масообміну в ділянках зниженої пористості. Рішення поставленої задачі досягається в результаті того, що в способі сушіння текстильних пакувань шляхом нагрівання залишкової рідини в стр уктурі пакування і видалення пари рідини в радіальному напрямку тіла пакування, нагрівання залишкової рідини здійснюють за рахунок енергії електромагнітного надвисокочастотного поля, а видалення пари рідини виконують за допомогою вакуумного відсмоктувача, при цьому додатково здійснюють динамічне розущільнення структури пакування за рахунок відцентрових сил шляхом надання тілу пакування обертального руху відносно його осі. У порівнянні з прототипом, у якому сушіння пакувань здійснюють конвективним шляхом з використанням проміжного теплоносія, що приводить до відносно великих витрат часу й енергії, а також погіршенню якості готових ниток, у пропонованому способі нагрівання вологи, що видаляється, у структурі пакування здійснюють перетворенням енергії електромагнітного надвисокочастотного поля в теплову енергію безпосередньо в структурі пакування, чим досягається виключення втрат енергії, характерних для способу-прототипу і практично миттєве нагрівання рідини, що видаляється, у структурі пакування. При цьому більш швидкому нагріванню піддається волога в ти х ділянках стр уктури пакування, що характеризуються найменшою пористістю - у контактних площадках перетинання витків, у той час як у прототипі, навпаки, ці ділянки нагріваються з найменшою швидкістю, що і визначає велику тривалість процесу. У пропонованому способі завдяки практично миттєвому нагріванню і випару вологи в контактних площадках створюються сприятливі умови для швидкого її переміщення в пароподібному стані під дією градієнта тиску в більш великі пори і на поверхню тіла пакування, відкіля пара легко може бути вилучена. Подальше підвищення ефективності видалення пари рідини з пористої структури пакування в пропонованому способі в порівнянні зі способом-прототипом досягають шляхом відмовлення від фільтрації через тіло пакування сушильного агента і використання вакуумного відсмоктувача пари рідини. Використання вакуумного відсмоктувача в сполученні зі НВЧ-нагрівом дозволяє різко прискорити процес сушіння за рахунок виключення втрат енергії на подолання опору фільтрації сушильного агента, виключення фільтраційних деформацій структури пакування, виключення непродуктивних утрат тепла, а також дозволяє підвищити якість ниток. Додатковий ефект поліпшення якості продукту і прискорення сушіння одержують застосуванням динамічного розущільнення структури пакування за рахунок відцентрових сил, що ефективно впливають на структуру порового простору. Позитивна зміна структури полягає в збільшенні розмірів пір, у тому числі щілиноподібних в околицях контактних площадок, що дозволяє реалізувати подальше поліпшення умов видалення пари рідини зі структури пакування і, тим самим, поліпшити якість готової продукції і зменшити час сушіння. Пропонований спосіб сушіння здійснюють у наступному порядку. Віджате пакування вакуум ують і піддають впливу електромагнітного надвисокочастотного поля, під дією якого починається бурхливе кипіння залишкової рідини в структурі пакування, причому в першу чергу в контактних площадках перетинання витків. Пара під дією виникаючого градієнта тиску, розширюючись, прагне вийти зі структури пакування, де видаляється шляхом вакуумного відсмоктувача. Оскільки вакуумний відсмоктувач працює безупинно, постійно підтримується градієнт тиску пари рідини усередині і зовні пакування, що і забезпечує безупинне видалення пари рідини зі структури пакування. Процес сушіння прискорюють шляхом динамічного розущільнення структури пакування за рахунок відцентрових сил, надаючи тілу пакування обертальний рух відносно її осі. Приклад: віджате пакування бобинної структури хрестового намотування масою 1 кг піддають сушінню за пропонованимспособом. Для цього тіло пакування поміщають у вакуумну камеру, де підтримують вакуум із залишковим тиском 7 кПа. Потім надають тілу пакування обертальний рух відносно її осі з кутовою швидкістю 50 с -1, вмикають генератор НВЧ і піддають тіло пакування впливу НВЧ-поля частотою 2450 МГц протягом 240 с. Пропонований винахід "Спосіб сушіння" може знайти застосування в текстильній промисловості, а саме - у технології сушіння текстильного матеріалу в пакуваннях. Пропонований винахід у порівнянні з існуючими технічними рішеннями дозволяє поліпшити якість сушіння пакувань, підвищити гнучкість технологічного процесу, зменшити питомі витрати енергії, при цьому стає доцільним сушіння малих партій пакувань аж до індивідуального.