المواد المعالجة بواسطة معدات التجفيف لا تعد ولا تحصى. إلى جانب الاختلافات في الخواص الفيزيائية والكيميائية لمختلف المواد ومتطلبات المنتج، فإن الخصائص الفيزيائية الحرارية للمواد أثناء عملية التجفيف ومتطلبات المواد لمعدات نظام التجفيف أثناء التسخين هي أيضًا اعتبارات رئيسية للمصممين. تقترح هذه المقالة بعض الطرق لاختيار المواد في معدات التجفيف لتكون مرجعًا للمصممين.
خصائص معدات التجفيف
حتى الآن، تم تطوير مئات الأنواع من معدات التجفيف بنجاح، وأكثر من مائة منها شائعة الاستخدام في الإنتاج الصناعي. هناك أيضًا طرق مختلفة لتصنيف معدات التجفيف. استنادًا إلى طريقة نقل الحرارة في عملية التجفيف، يمكن تقسيمها إلى مجففات الحمل الحراري (مثل مجففات تدفق الهواء، ومجففات الرش، والمجففات السريعة الدوارة، ومجففات القاعدة المميعة، وما إلى ذلك)، ومجففات التوصيل (مثل مجففات أشعل النار، والمجففات الدوارة)، والمجففات الإشعاعية (مثل مجففات الميكروويف، ومجففات الأشعة تحت الحمراء البعيدة{{3}). بالإضافة إلى ذلك، هناك معدات تجفيف تجمع بين عدة طرق لنقل الحرارة، مثل المجففات المجدافية.
الغالبية العظمى من المجففات عبارة عن معدات غير قياسية-، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن كل مجفف يعالج مواد مختلفة، وتتغير العديد من ظروف التجفيف اعتمادًا على المادة، مما يؤدي إلى تغييرات في هيكل المجفف ومواده. لذلك، من الضروري تحديد المعلمات المحددة للمادة المراد تجفيفها بوضوح، مثل حالة المادة، وأنواع محتوى الرطوبة، والإنتاجية، وخصائص المادة أثناء عملية التجفيف، ووجود التآكل، والقابلية للاشتعال والانفجار، وتوليد الكهرباء الساكنة، ومتطلبات المنتج المحددة، ودرجة الحرارة الحساسة للحرارة للمادة، من أجل تحديد المعلمات المختلفة للمجفف. ولهذا السبب، لا يمكن إنتاج العديد من المجففات بكميات كبيرة-؛ لذلك، يجب أن تنتبه عملية التصميم إلى خصوصية المادة وقدرتها على التكيف مع ظروف العمل.
إن طريقة اختيار المواد المستخدمة في معدات التجفيف-معروفة جيدًا. تعد مادة معدات التجفيف عنصرًا حاسمًا في تكلفة وحدة التجفيف، ويعد الاختيار المعقول للمواد وسيلة مهمة للتحكم في أسعار المعدات. بشكل عام، ينبغي مراعاة الجوانب التالية عند اختيار المواد لمعدات التجفيف: تلبية احتياجات المواد التي تتم معالجتها. المهمة الرئيسية لمعدات التجفيف هي تجفيف مادة معينة. نظرًا لأن المجففات تتعامل مع مجموعة واسعة من المواد، وتغطي العديد من المجالات مثل الحبوب والأغذية والأدوية والمواد الكيميائية ومنتجات الغابات والورق والمعادن، فإن عدد المنتجات لا يحصى. تختلف متطلبات المواد التي يتم تجفيفها بشكل كبير. على سبيل المثال، يجب عدم خلط الكواشف الكيميائية والمستحضرات الصيدلانية والمواد الإلكترونية والمواد الخزفية الكهربائية مع أيونات الحديد أثناء عملية التجفيف؛ ولذلك، ينبغي تجنب مواد الصلب الكربوني في اختيار المعدات. علاوة على ذلك، إذا كانت الرطوبة الموجودة في المادة تحتوي على أحماض أو قلويات أو أملاح أو مذيبات عضوية، فيمكن أن تؤدي إلى تآكل المواد المعدنية المختلفة. ويتفاقم هذا التآكل، خاصة أثناء التسخين. ولذلك، ينبغي اختيار المواد المناسبة على أساس خصائص محتوى الرطوبة في المادة.
فيما يتعلق باختيار المواد على أساس نوع المجفف، كما ذكرنا سابقًا، هناك أنواع مختلفة من المجففات، ولكل منها مبدأ عمل مختلف. ولذلك، ينبغي النظر في هذا بشكل كامل عند اختيار المواد. على سبيل المثال، عند تجفيف أكسيد المغنيسيوم في مجفف تدفق الهواء، فإن السرعة العالية للمادة الموجودة في أنبوب تدفق الهواء وصلابة أكسيد المغنيسيوم تسبب تآكلًا شديدًا في انحناءات أنبوب التجفيف. ولذلك، يجب تصميم-هيكل مقاوم للتآكل أو مادة مقاومة للتآكل-لهذه المنطقة. علاوة على ذلك، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بموصلية حرارية أقل بكثير من الفولاذ الكربوني. ولذلك، في معدات التجفيف حيث التوصيل هو الطريقة الأساسية لنقل الحرارة، إذا تم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ كمادة رئيسية، فيجب حساب مساحة التبادل الحراري على أساس التوصيل الحراري للفولاذ المقاوم للصدأ. توضح الأمثلة الهندسية أنه عند اختيار المبادلات الحرارية للبخار، يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ مساحة سطح أكبر بنسبة 30% من الفولاذ الكربوني.
يختلف اختيار المواد لعملية التجفيف حسب المادة وظروف التجفيف. لقد صممت ذات مرة مجففًا بدرجة حرارة عالية-يعمل في نفس الوقت على تجفيف الأملاح غير العضوية وبدء تفاعل البلمرة. كانت درجة حرارة هواء التجفيف المطلوبة أعلى من 800 درجة، مما يستلزم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الباهظ الثمن والمقاوم لدرجات الحرارة العالية. ومع ذلك، مع الأخذ في الاعتبار أنه ليست كل غرف التجفيف موجودة في منطقة درجات الحرارة المرتفعة-، فقد أظهرت الحسابات أن المواد المقاومة لدرجات الحرارة العالية-تم استخدامها فقط في منطقة درجات الحرارة المرتفعة-. لقد كان يعمل بشكل طبيعي منذ أكثر من عام الآن.
اختيار المواد على أساس بيئة تركيب المعدات: في كثير من الحالات، حتى لو تم استيفاء الشروط المذكورة أعلاه، يجب مراعاة متطلبات بيئة تركيب المعدات على المواد. إذا تم تركيب المعدات في مصنع كيميائي، فيجب دراسة مدى تآكل البيئة للمعدات ونظام التحكم والنظام الكهربائي بعناية لوضع حل تصميمي معقول.
طرق الحماية من التآكل لمعدات التجفيف: تتكون معظم معدات التجفيف من أجزاء وألواح وأسطوانات ملحومة. تعتبر معالجة الحماية من التآكل ضرورية للمجففات ذات التطبيقات المختلفة. فيما يلي بعض التجارب في مجال الحماية من تآكل المواد وطرق التصنيع.
عملية التخميل-بالفوسفات: في صناعة مجففات القاعدة المميعة الاهتزازية، يتم تصنيع 70% من أجزائها من الفولاذ الكربوني. يؤدي الوقت الطويل بين العمليات إلى ظهور كمية كبيرة من الصدأ على السطح، مما يتطلب عملاً يدويًا كبيرًا لإزالة الصدأ قبل الطلاء. يعالج التخميل-الفوسفاتي، من خلال تفاعل كهروكيميائي، الصدأ-قطع العمل الفولاذية المغطاة في خطوة واحدة، مما يكشف عن اللون المعدني الأصلي بينما يشكل في نفس الوقت طبقة كثيفة مضادة-للصدأ. يمكن لهذا الغشاء أن يتحمل التعرض للهواء الرطب لأكثر من عشرة أيام دون أن يصدأ. تشغيله بسيط، ويحسن بيئة العمل، ويقلل من كثافة اليد العاملة، ويوفر القوى العاملة والموارد. يحتوي محلول التخميل-الفوسفاتي على مستحلبات وموليبدات وفوسفات قابل للذوبان وأحماض مختلفة. لا تنطبق هذه الطريقة على أنواع الماكينات المذكورة أعلاه فحسب، بل يمكن استخدامها أيضًا للحماية من التآكل في الهياكل أو الإطارات المماثلة الأخرى.
تطبيق مسحوق الطلاء الكهروستاتيكي في صناعة معدات التجفيف: الدهانات التقليدية هي سوائل تحتوي على كميات كبيرة من الإسترات والكيتونات والهيدروكربونات، مما يسبب مشاكل عديدة في الإنتاج والتخزين والنقل والبناء. فهي قابلة للاشتعال والانفجار وغير آمنة للغاية. وبسبب سميتها، فإنها تتطاير في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تلويث البيئة بشدة. ولذلك، فإن مصنعي الطلاء المحليين والدوليين ملتزمون بتطوير أنواع جديدة من الطلاءات التي تستخدم حلولاً أقل أو لا تستخدم أي حلول على الإطلاق. أحد هذه الأنواع الجديدة من الطلاء هو طلاء المسحوق.
يتم تصنيع الغطاء العلوي لمجفف القاعدة المميعة الاهتزازي في الغالب من الفولاذ المقاوم للصدأ المدلفن على البارد، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف. السبب في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ بدلاً من الفولاذ الكربوني العادي هو أن المعدات سوف تتلامس مع مختلف المواد والغازات المسببة للتآكل أثناء التشغيل، والفولاذ المقاوم للصدأ يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل؛ ولذلك، يتم استخدام -الفولاذ المقاوم للصدأ المدلفن على البارد.
إن الرش الكهروستاتيكي لطلاء مسحوق راتنجات البوليستر على الفولاذ الكربوني العادي يحقق مقاومة للتآكل مماثلة للفولاذ المقاوم للصدأ. لأن هذا النوع من طلاء المسحوق قوي، متين، وله خصائص زخرفية جيدة، بالإضافة إلى مقاومة ممتازة للطقس الخارجي ومقاومة للحرارة، إلى جانب مقاومة ممتازة للتآكل، ومقاومة الطباشير، واللمعان، وأداء اللون، فإن رش المسحوق الكهروستاتيكي مناسب تمامًا لحماية تآكل أغلفة المجفف.
مناقشة حول لحام النيكل الأوستنيتي-الفولاذ المقاوم للصدأ والكروم العديد من مكونات معدات التجفيف عبارة عن هياكل صفائح معدنية ملحومة، ومعظم الصفائح تكون من النوع 1Cr18Ni9Ti (النوع 18-8). غالبًا ما تحدث مشاكل التآكل والكسر أثناء عملية اللحام. وهذا يؤثر بشكل خطير على عمر المنتج وأدائه. يكمن الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفولاذ الكربوني العادي في ضعف التوصيل الحراري، ومعامل التمدد الحراري الكبير أثناء التسخين، والمقاومة الكهربائية العالية. بسبب هذه الخصائص، هناك حاجة إلى عمليات لحام خاصة للفولاذ الأوستنيتي. يعد التآكل بين الحبيبات أحد المشاكل الرئيسية للفولاذ عالي السبائك. في حين أن هذا الفولاذ نفسه يتمتع بمقاومة عالية للتآكل، فإن عملية اللحام تقلل من هذه المقاومة. تشمل أشكال التآكل أثناء لحام الفولاذ الأوستنيتي: التآكل الكلي والموضعي والحبيبي. مصنع محلي يستورد معدات التجفيف من الخارج. أدت طرق اللحام غير الصحيحة إلى إتلاف البنية الدقيقة للإطار الفولاذي المقاوم للصدأ لمرشح الكيس، مما تسبب في تآكل الحبيبات. أثناء عملية التجفيف، احتوت المادة على مكونات حمضية، مما أدى إلى الكسر السريع للإطار الفولاذي.
الاستنتاج مع تطور تكنولوجيا التجفيف إلى حالتها الحالية، باعتبارها تكنولوجيا هندسية، فإن نجاحها لا يعتمد فقط على مستوى نظرية التجفيف ولكن أيضًا بشكل وثيق على هيكل المعدات واختيار المواد وطرق التصنيع. وبالنظر إلى عوامل مختلفة، فإن وضع خطة تصنيع معقولة له أهمية اقتصادية كبيرة.