درایر Dryer
درایر Dryer به منظور رطوبت زدایی از مواد جامد مرطوب توسط جریان هوا، گاز، و یا بخار داغ، استفاده می‌شود. بطور کلی عبارت خشک کردن به خارج سازی رطوبت از یک جسم تر اطلاق می‌گردد.
در تقسیم بندی و انتخاب انواع درایر Dryer همواره سه پارامتر زیر موثر هستند:
· روش فرایند
· روش اعمال حرارت مورد نیاز برای تبخیر رطوبت
· طبیعت ماده خشک شونده
براساس روش فرایند، عملیات خشک کردن به دو صورت پیوسته و ناپیوسته انجام می‌گیرد. براساس روش اعمال حرارت، عملیات خشک کردن به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم انجام می‌گیرد. همچنین شکل فیزیکی ماده در تعیین نوع خشک کن موثر است. ماده ممکن است بصورت جامد سختی مثل چوب، و یا ماده نرمی مثل پارچه و کاغذ، و یا جامد دانه‌ای شکل مثل مواد کریستالی، و يا خمير غلیظ یا دوغابی باشد.
انواع درایر Dryer
بطور کلی انواع درایر Dryer بر اساس روش فرایند و روش انتقال حرارت به انواع گوناگونی تقسیم بندی می‌شوند که خشک کن‌های پیوسته و خشک کن‌های ناپیوسته، خشک کن‌های مستقیم، و خشک کن‌های غیر مستقیم را شامل می‌شوند.
درایر Dryer پیوسته یا مداوم
در این نوع ، جسم مرطوب و جریان گاز هردو بطور مداوم از درون دستگاه عبور می‌کنند حرکت جریانی بین جامد مرطوب و گاز می‌تواند بصورت همسو، ناهمسو، و یا متقاطع برقرار شود.
در جریان همسو، جامد مرطوب تا دمای مرطوب گاز، گرم می‌شود. این روش بدلیل اینکه بر روی میزان حرارت محصول کنترل دقیقی وجود دارد برای موادی که به دما حساس هستند مناسب است. در جریان ناهمسو، دمای جامد تا حد امکان به دمای گاز نزدیک می‌شود. این روش سریع ترین حالت خشک شدن و از دست دادن رطوبت پیوندی را نتیجه خواهد داد و جسم جامد با جذب مقدار زیادی از حرارت موجود در گاز از دستگاه خارج می‌شود که این امر در مواردی می‌تواند باعث صدمه دیدن محصول گردد، لذا نوع ماده مرطوب برای استفاده از این روش بسیار حائز اهمیت است.
بطور کلی در انواع پیوسته، ساختار دستگاه به شرایط ماده خشک شونده بستگی دارد. محصول بدست آمده محتوی رطوبت یکنواخت تری است و هزینه به ازاء واحد وزن محصول نسبتا کم می‌باشد. این خشک کن‌ها با توجه به حجم محصول نسبتا کوچک، با دیگر دستگاه‌های موجود در فرایند شیمیایی تطابق بیشتری دارند.
درایر Dryer ناپیوسته
در این نوع ، جسم مرطوب در مسیر جریان مداومی از هوا قرار می‌گیرد تا رطوبت لازمه بدین نحو تبخیر شود. در این روش دستگاه توسط مواد مرطوب باردهی می‌شود و زمان لازم به مواد داده می‌شود تا خشک شوند، سپس دستگاه خالی شده و مجددا با مواد مرطوب جدید پر می‌شود.
درایر Dryer ناپیوسته معمولا پر هزینه هستند و تنها در مقیاس کم بکار می‌روند. بطور کلی اکثر عملیات‌ها بر اساس تماس مداوم جامد مرطوب و گاز (روش پیوسته) برقرار می‌گردند و روش مرحله‌ای خیلی کم و بندرت بکار گرفته می‌شود.
درایر Dryer مستقیم
در این نوع ، حرارت با تماس مستقیم ماده با گاز داغ به آن منتقل می‌گردد. ساختار دستگاه به طبیعت ماده خشک شونده بستگی دارد و بر همین اساس دستگاه‌های مختلفی برای مواد مختلف طراحی و ساخته شده‌اند.
از جمله انواع مستقیم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• نوع پاششی (Spray)
• نوع قفسه‌ای با کابینی (Cabinet)
• نوع سیرکولاسیونی (Through Circulation)
• نوع انجمادی (Freeze)
• نوع تونلی (Tunnel)
• نوع بستر سیال (Fluidized Bed)
• نوع فلش (Flash)
• نوع نیوماتیک (Pneumatic)
• نوع دوار (Rotary)
درایر های غیر مستقیم
در این نوع، حرارت توسط هدایت از سطح و یا تشعشع به جسم مرطوب می‌رسد و از گاز صرفا برای حمل رطوبت خارج شده از جسم استفاده می‌شود. از جمله خشک کن‌های غیر مستقیم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
· خشک کن قفسه‌ای تحت خلاء (Vaccum Cabinet)
· خشک کن نواری تحت خلاء (Vaccum Belt)
· خشک کن همزن دار (Agitated Pan)
· خشک کن بشکه‌ای (Drut)
در ادامه به معرفی انواع خشک کن‌های فوق الذکر پرداخته شده است.
درایر Dryer پاششی
در این نوع، محلول خشک شونده به داخل محفظه بزرگی بصورت پودر پاشیده می‌شود. قطرات ریز ایجاد شده در جریان هوای از قبل گرم شده پراکنده می‌شوند و عمل تبخیر صورت می‌پذیرد. محصول به قسمت قیفی شکل درایر Dryer سقوط میکند. هوای خروجی از خشک کن وارد سیکلون شده و گرد و غبار موجود در آن جدا و بازیافت می‌شود. در این دستگاه امکان برقراری جریان بصورت همسو با ناهمسو وجود دارد و سیستم پاششی باعث افزایش سطح تماس بین ماده خشک شونده و ماده خشک کننده می‌گردد.
درایر Dryer پاششی پر مصرف ترین نوع خشک کن در صنایع می‌باشد و در ابعاد بزرگ با قطر ۱۲ متر و ارتفاع ۳۰ متر موجود می‌باشد، دمای هوای خشک کننده در آنها از ۸۰ تا ۷۶۰ درجه سانتیگراد متغیر است و برای خشک کردن محلول‌ها، دوغاب‌ها، خمیر‌ها و لجن‌ها مناسب می‌باشد.
درایر Dryer قفسه‌ای یا کابینی
این نوع، شامل یک کابین با تعدادی سینی می‌باشد و برای خشک کردن جامداتی که بایستی بر روی سینی نگه داشته شوند نظیر مواد خمیری، میوه‌ها و سبزی‌ها مناسب است. در این دستگاه بعد از بارگذاری، کابین بسته می‌شود و هوای گرم بین سینی‌ها جریان می‌یابد و رطوبت موجود در جسم تبخیر می‌شود و هنگامی که مواد به خشکی مورد نظر رسیدند کابین باز می‌شود و سینی‌ها با سینی‌های جدید عوض می‌شوند و عملیات مجددا تکرار می‌گردد. اگر مایع تبخیر شونده از جسم قابل اشتعال باشد می‌توان از گاز خنثی و یا بخار داغ بجای هوا استفاده کرد.
درایر Dryer سیرکولاسیونی
درایر Dryer سیرکولاسیونی دارای توری‌هایی می‌باشد و برای خشک کردن جامدات کریستالی و موادی که طبیعتا دانه‌ای هستند نظیر سیلیکاژل مناسب است. مواد گرانولی بر روی توری‌هایی به عمق کم ریخته می‌شوند و هوا یا گاز با عبور از این بستر باعث خشک سازی سریع جامد می‌گردد. در این دستگاه مواد خمیری نیز می‌تواند توسط یک اکسترودر بصورت گرانول در آمده و خشک شوند.
عیب اصلی خشک کن‌های مستقیم وجود ناهمگونی میزان رطوبت در محصول نهایی خروجی می‌باشد. برای برقراری یکنواختی رطوبت در نقاط مختلف خشک کن باید سرعت گاز را به میزان ۳ تا ۴ متر در ثانیه بالا برد و از ایجاد مناطق مرده جلوگیری کرد.
درایر Dryer انجمادی
در این نوع، ماده مرطوب در معرض هوای بسیار سرد قرار می‌گیرد و منجمد می‌شود. سپس در اتاق خلاء قرار گرفته و رطوبت خارج شده توسط پمپ خلاء یا اجکتور به بیرون مکیده می‌شود. خشک کن انجمادی برای موادی که حتی تا دمای متوسط نمی‌توانند گرم شوند نظیر مواد داروئی و غذایی مناسب است.
درایر Dryer تونلی
در این نوع، سینی‌های محتوی مواد خشک شونده بر روی واگن‌هایی قرار داده می‌شود و از درون تونلی نسبتا طویل عبور می‌کنند. برای دماهای پایین از هوای گرم شده توسط بخار و برای دماهای بالا و هنگامی که نیاز نیست محصول تمیز باشد از گازهای احتراق استفاده می‌شود. جریان بصورت همسو با ناهمسو می‌تواند برقرار شود، همچنین برای ایجاد جریان بیشتر، بر روی دیواره‌های تونل فن نصب می‌شود. برای ایجاد راندمان حرارتی بالاتر، قسمتی از گازهای خروجی از تونل به آن برگردانده می‌شود.
از درایر Dryer تونلی با استفاده از هوای گرم فیلتر شده و غیر مستقیم بدون تماس با دود یا غبار به منظور جلوگیری از هر گونه ایجاد آلودگی در محصول، برای خشک کردن سبزی‌ها، میوه‌ها و گیاهان داروئی استفاده می‌شود.
درایر Dryer بستر سیال
در این نوع، جامدات گرانولی در بستری توسط جریان هوای داغ به حالت سیالیت در آمده و آپ خود را از دست می‌دهند. جریان بین جامد و گاز خشک کننده بصورت تقاطعی برقرار می‌گردد و لازم است که اندازه ذرات در محدوده 36 – 0.1 میلیمتر باشد. زمان مانده از چند ثانیه تا چندین ساعت قابل کنترل است.
درایر Dryer فلش
در این نوع، مواد توسط قسمت ورودی خوراک وارد دستگاه شده و توسط آسیاب به ذرات کوچکتر تقسیم می‌شوند. هوای گرم از پایین دستگاه دمیده می‌شود و باعث کاهش رطوبت مواد می‌گردد و ذراتی را که نیروی ثقل کمتری نسبت به مقاومت هوا دارند از دستگاه خارج می‌سازد و به طرف سیکلون هدایت میکند. در سیکلون هوا از قسمت بالا خارج شده و مواد معلق در آن محصول خشک) ته نشین می‌شوند و از زير خارج می‌گردند.
درایر Dryer فلش شباهت زیادی به درایر Dryer بستر سیال دارد و برای مواد چسبنده مناسب است.
درایر Dryer نیوماتیک
در این نوع، سرعت بسیار زیاد گاز باعث می‌شود که بستر مواد جامد مرطوب از حالت سیالیت به حرکت در آید و مواد جامد به همراه جریان گاز حمل شوند. جریان آزاد جامدات پراکنده شده در جریان سریع گازهای داغ (تقریبا ۲۵ متر در ثانیه) باعث می‌شود که زمان اقامت کوتاه گردد. لذا خشک کن نیوماتیک برای حذف رطوبت‌های سطحی جامدات مناسب است.
درایر Dryer دوار
در این نوع، جسم مرطوب با چرخش مداوم در درون خشک کن جابجا شده و با جریان هوا که از داخل دستگاه می‌گذرد تماس پیدا میکند. خشک کن دوار دارای یک پوسته استوانه‌ای چرخنده افقی می‌باشد که دارای شیب کمی به سمت قسمت خروجی خوراک است. هنگامی که استوانه می‌چرخد مواد جامد توسط پره‌های بالابرنده به سمت بالا برده شده و به داخل هوای داغ عبوری پاشیده می‌شوند بنابراین سطح مواد جامد بطور کامل در معرض هوای داغ قرار می‌گیرد و عمل خشک شدن بطور موثری صورت می‌پذیرد. لازم به ذکر است که در محل ورودی خوراک تعدادی پره مارپیچی وجود دارد که به جلو راندن خوراک کمک میکند تا به پره‌های اصلی برسد.
از درایر Dryer دوار هنگامی که خشک کردن حجم زیادی از یک ماده به طور پیوسته مدنظر باشد استفاده می‌شود. انتقال حرارت بصورت مستقیم یا غیر مستقیم و جریان بصورت همسو با ناهمسو می‌تواند برقرار گردد. اگر جریان همسو باشد در اصطلاح به آن فواره‌ای می‌گویند و اگر جریان ناهمسو باشد آنرا در اصطلاح متقابل می‌نامند. بر همین اساس انواع درایر Dryer دوار به چهار گروه زیر تقسیم می‌شوند:
• حرارت مستقیم - جریان فواره‌ای.
• حرارت مستقیم - جریان متقابل
• حرارت غیر مستقیم - جریان فواره‌ای
• حرارت غیر مستقیم - جریان متقابل
درایر Dryer قفسه‌ای تحت خلاء
نوع قفسه‌ای تحت خلاء مشابه خشک کن قفسه‌ای سینی دار مستقیم ساخته می‌شود با این تفاوت که دارای درب‌های درزگیری شده می‌باشد تا خلاء ایجاد شده در دستگاه را حفظ کند. در این نوع درایر Dryer از هوا یا گاز استفاده نمی‌شود و سینی‌های محتوی مواد جامد مرطوب بر روی قفسه‌ها قرار می‌گیرند که توسط آب داغ یا بخار، گرم می‌شوند. بدین ترتیب حرارت از طریق هدایت به جامد منتقل می‌گردد. بعد از بارگذاری و آب بندی، هوای موجود در خشک کن توسط پمپ خلاء یا اجکتور مکیده می‌شود و بخار خروجی کندانس می‌گردد.
درایر Dryer نواری تحت خلاء
این نوع، از یک نوار فولادی ضد زنگ تشکیل شده که مسیری را در دور دو استوانه طی میکند. یک استوانه حاوی بخار و استوانه دیگر دارای جریان آب سرد می‌باشد. از قسمت پایین ماده مورد نظر به شکل مناسبی روی نوار پخش می‌شود. در فاصله میان دیوار محفظه سیستم و بالا و پایین نوار، وسیله تولید تابش مادون قرمز قرار دارد که به صورت تابشی ماده را حرارت می‌دهد در حالیکه در قسمت استوانه حرارت به شکل هدایتی منتقل می‌گردد. از این سیستم برای خشک نمودن مایعات، مایعات غلیظ شده و مواد دوغابی استفاده می‌کنند.
به طور طبیعی آب تحت فشار ۱ اتمسفر در دمای ۱۰۰ درجه به جوش می‌آید. کاهش فشار در سطح آب مطابق با جداول ترمودینامیکی موجب کاهش دمای جوش آن می‌شود. این کاهش بر فرآیندی مانند تبخیر سطحی نیز تاثیر مشابه دارد. لذا در خشک کن‌های تحت خلاء کاهش فشار کابین منجر به تبخیر آب موجود در مواد در دمای پایینتر خواهد شد که این خشک شدن در دمای پایینتر موجب افزایش کیفیت محصول نهایی می‌گردد.
درایر Dryer همزن دار
درایر Dryer همزن دار یک ظرف استوانه‌ای به قطر ۱ تا ۲ متر و ارتفاع ۳۰ تا ۶۰ سانتیمتر است که دارای همزن می‌باشد. این ظرف داخل کابین خلاء قرار می‌گیرد و توسط ژاکت‌های حرارتی با آب داغ یا بخار، گرم می‌شود. خشک کن همزن دار برای خشک کردن خمیر‌ها و لجن‌ها مناسب است
خشک کن‌های غیر مستقیم دارای هزینه بالایی می‌باشند و صرفا در مواردی که می‌بایست ماده در دمای پایین و در غیاب هوا خشک شود نظیر مواد دارویی استفاده می‌گردند.
درایر Dryer بشکه ای
این نوع دارای بشکه‌ای (درام) با حرکت چرخشی می‌باشد. بشکه از داخل توسط بخار گرم می‌شود و قسمتی از آن در حوضچه مواد قرار می‌گیرد. چرخش بشکه باعث ایجاد فیلم نازکی از مواد می‌گردد که در چرخش کامل خشک می‌شود. در طرف دیگر توسط کاردکی فیلم خشک شده برداشته می‌شود. خشک کن بشکه‌ای برای خشک کردن محلول‌های دوغابی و خمیر‌ها مناسب است. اعمال حرارت به روش غیر مستقیم انجام می‌گیرد.
