Los materiales procesados por los equipos de secado son innumerables. Además de las diferencias en las propiedades fisicoquímicas de diversos materiales y requisitos de productos, las propiedades termofísicas de los materiales durante el proceso de secado y los requisitos de materiales para los equipos del sistema de secado durante el calentamiento también son consideraciones clave para los diseñadores. Este artículo propone algunos métodos para la selección de materiales en equipos de secado para referencia de los diseñadores.
Características del equipo de secado
Hasta la fecha, se han desarrollado con éxito cientos de tipos de equipos de secado, y más de cien se utilizan habitualmente en la producción industrial. También existen varios métodos para clasificar los equipos de secado. Según el método de transferencia de calor en el proceso de secado, se pueden dividir en secadores por convección (como secadores de flujo de aire, secadores por aspersión, secadores rotativos rápidos, secadores de lecho fluidizado, etc.), secadores por conducción (como secadores de rastrillo, secadores de rodillos) y secadores por radiación (como secadores de microondas, secadores de infrarrojo lejano-). Además, existen equipos de secado que combinan varios métodos de transferencia de calor, como los secadores de paletas.
La gran mayoría de las secadoras son equipos no-estándar, principalmente porque cada secadora procesa diferentes materiales y muchas condiciones de secado cambian según el material, lo que genera cambios en la estructura y los materiales de la secadora. Por lo tanto, es esencial definir claramente los parámetros específicos del material a secar, como el estado del material, los tipos de contenido de humedad, el rendimiento, las características del material durante el proceso de secado, la presencia de corrosividad, inflamabilidad y explosividad, la generación de electricidad estática, los requisitos específicos del producto y la temperatura termosensible del material, para determinar los diversos parámetros del secador. Por esta razón, muchas secadoras no se pueden producir-en masa; por tanto, el proceso de diseño debe prestar atención a la especificidad del material y su adaptabilidad a las condiciones de trabajo.
El método de selección de materiales utilizados en los equipos de secado es bien-conocido. El material del equipo de secado es un elemento crucial en el costo de la unidad de secado, y la selección razonable de materiales es un medio importante para controlar los precios del equipo. Generalmente, se deben considerar los siguientes aspectos al seleccionar materiales para equipos de secado: Satisfacer las necesidades del material que se está procesando. La tarea principal de los equipos de secado es secar un material determinado. Debido a que los secadores manejan una amplia variedad de materiales, cubriendo muchos campos como cereales, alimentos, productos farmacéuticos, productos químicos, productos forestales, papel y metalurgia, la cantidad de productos es incontable. Los requisitos para los materiales que se secan varían mucho. Por ejemplo, los reactivos químicos, productos farmacéuticos, materiales electrónicos y materiales cerámicos eléctricos no deben mezclarse con iones de hierro durante el proceso de secado; por lo tanto, se deben evitar los materiales de acero al carbono en la selección de equipos. Además, si la humedad del material contiene ácidos, álcalis, sales o disolventes orgánicos, puede corroer diferentes materiales metálicos. Esta corrosión se agrava, especialmente durante el calentamiento. Por lo tanto, se deben seleccionar materiales apropiados en función de las características del contenido de humedad del material.
En cuanto a la selección de materiales según el tipo de secadora, como se mencionó anteriormente, existen varios tipos de secadoras, cada una con un principio de funcionamiento diferente. Por lo tanto, esto debe tenerse plenamente en cuenta a la hora de seleccionar los materiales. Por ejemplo, al secar óxido de magnesio en un secador de flujo de aire, la alta velocidad del material en el tubo de flujo de aire y la dureza del óxido de magnesio provocan un desgaste severo en las curvas del tubo de secado. Por lo tanto, se debe diseñar una estructura-resistente al desgaste o un material-resistente al desgaste para esta área. Además, el acero inoxidable tiene una conductividad térmica significativamente menor que el acero al carbono. Por lo tanto, en equipos de secado donde la conducción es el método principal de transferencia de calor, si se elige acero inoxidable como material principal, el área de intercambio de calor debe calcularse en función de la conductividad térmica del acero inoxidable. Los ejemplos de ingeniería demuestran que al seleccionar intercambiadores de calor de vapor, el acero inoxidable requiere un 30% más de superficie que el acero al carbono.
La elección de materiales para el proceso de secado varía según el material y las condiciones de secado. Una vez diseñé un secador de alta-temperatura que simultáneamente seca sales inorgánicas e inicia una reacción de polimerización. La temperatura del aire de secado requerida era superior a 800 grados, lo que requería el uso de acero inoxidable costoso y resistente a altas-temperaturas. Sin embargo, considerando que no todas las cámaras de secado están en la zona de alta-temperatura, los cálculos mostraron que los materiales resistentes a altas-temperaturas solo se usaron en el área de alta-temperatura. Ya lleva más de un año funcionando con normalidad.
Selección de materiales según el entorno de instalación del equipo: en muchos casos, incluso si se cumplen las condiciones anteriores, se deben considerar los requisitos del entorno de instalación del equipo sobre los materiales. Si el equipo está instalado en una planta química, se debe considerar cuidadosamente la corrosividad del medio ambiente para el equipo, el sistema de control y el sistema eléctrico para desarrollar una solución de diseño razonable.
Métodos de protección contra la corrosión para equipos de secado: la mayoría de los equipos de secado constan de piezas, placas y cilindros soldados. El tratamiento de protección contra la corrosión es necesario para secadores de diferentes aplicaciones. A continuación se presentan algunas experiencias en protección contra la corrosión de materiales y métodos de fabricación.
Proceso de fosfatación-pasivación: En la fabricación de secadores de lecho fluidizado vibratorio, el 70% de las piezas están fabricadas en acero al carbono. El largo tiempo de respuesta entre procesos da como resultado que se forme una gran cantidad de óxido en la superficie, lo que requiere una gran cantidad de mano de obra para eliminar el óxido antes de pintar. La fosfatación-pasivación, a través de una reacción electroquímica, trata piezas de acero cubiertas de óxido-en un solo paso, revelando el color metálico original y al mismo tiempo forma una densa película antioxidante. Esta película puede resistir la exposición al aire húmedo durante más de diez días sin oxidarse. Su funcionamiento es sencillo, mejora el entorno de trabajo, reduce la intensidad de la mano de obra y ahorra mano de obra y recursos. La solución de fosfatación-pasivación contiene emulsionantes, molibdatos, fosfatos solubles y varios ácidos. Este método no sólo es aplicable a los tipos de máquinas antes mencionados, sino que también se puede utilizar para la protección contra la corrosión de otras estructuras o marcos similares.
La aplicación de recubrimiento en polvo electrostático en la fabricación de equipos de secado: Las pinturas tradicionales son líquidos que contienen grandes cantidades de ésteres, cetonas e hidrocarburos, lo que causa numerosos problemas en la producción, almacenamiento, transporte y construcción. Son inflamables, explosivos y muy inseguros. Debido a su toxicidad, se volatilizan a la atmósfera, contaminando gravemente el medio ambiente. Por lo tanto, los fabricantes de recubrimientos nacionales e internacionales se dedican a desarrollar nuevos tipos de recubrimientos que utilizan menos o ninguna solución. Uno de esos nuevos tipos de recubrimiento es el recubrimiento en polvo.
La cubierta superior de un secador de lecho fluidizado vibratorio está hecha principalmente de acero inoxidable-laminado en frío, lo que genera costes elevados. La razón para utilizar acero inoxidable en lugar de acero al carbono ordinario es que el equipo entrará en contacto con diversos materiales y gases corrosivos durante el funcionamiento, y el acero inoxidable tiene una excelente resistencia a la corrosión; por lo tanto, se utiliza acero inoxidable-laminado en frío.
La pulverización electrostática de recubrimientos en polvo de resina de poliéster sobre acero al carbono ordinario logra una resistencia a la corrosión comparable a la del acero inoxidable. Debido a que este tipo de recubrimiento en polvo es resistente, duradero y tiene buenas propiedades decorativas, así como una excelente resistencia a la intemperie y al calor en exteriores, junto con una excelente resistencia a la corrosión, resistencia a la tiza, brillo y rendimiento del color, la pulverización electrostática en polvo es perfectamente adecuada para la protección contra la corrosión de las carcasas de las secadoras.
Discusión sobre la soldadura de acero inoxidable austenítico de níquel-cromo Muchos componentes de equipos de secado son estructuras de láminas metálicas soldadas, siendo la mayoría de las láminas 1Cr18Ni9Ti (tipo 18-8). Los problemas de corrosión y fractura suelen ocurrir durante el proceso de soldadura. Esto afecta seriamente la vida útil y el rendimiento del producto. La diferencia entre el acero inoxidable austenítico y el acero al carbono ordinario radica en su mala conductividad térmica, su gran coeficiente de expansión térmica durante el calentamiento y su alta resistencia eléctrica. Debido a estas características, se requieren procesos de soldadura especiales para el acero austenítico. La corrosión intergranular es uno de los principales problemas del acero de alta aleación. Si bien este acero en sí tiene una alta resistencia a la corrosión, el proceso de soldadura reduce esta resistencia. Las formas de corrosión durante la soldadura de acero austenítico incluyen: corrosión general, localizada e intergranular. Una fábrica nacional importó equipos de secado del extranjero. Los métodos de soldadura inadecuados dañaron la microestructura del marco de acero inoxidable del filtro de mangas, provocando corrosión intergranular. Durante el proceso de secado, el material contenía componentes ácidos, lo que provocó una rápida rotura de la estructura de acero.
Conclusión A medida que la tecnología de secado se ha desarrollado hasta su estado actual, como tecnología de ingeniería, su éxito depende no sólo del nivel de la teoría del secado sino también estrechamente de la estructura del equipo, la selección de materiales y los métodos de fabricación. Teniendo en cuenta varios factores, desarrollar un plan de fabricación razonable tiene una importancia económica significativa.