Витрата сухого повітря і теплоти на сушіння

Матеріальні баланси сушильних установок

Розраховують масову витрату висушеного матеріалу і кількість вологи, що випаровується за одиницю часу Для цього складають рівняння матеріального балансу (7.5), (7.6.), з яких визначають масову витрату висушеного матеріалу G_к (кг/с) та витрату вологи (кг/с), що видаляється з матеріалу.

(7.5)

(7.6.)

де - початкова і кінцева вологість матеріалу у % (по загальній кількості матеріалу );

Можливі два варіанти розрахунку: аналітичний і графоаналітичний. Розглянемо другий варіант.

Для визначення вказаних параметрів необхідно побудувати на діаграмі І – х лінію сушіння. Для побудови потрібні наступні дані: t₀, φ₀, t₁, t₂, ∆.

де. - відповідно температура та відносна вологість атмосферного повітря;

t₁ – температура теплоносія на вході в сушарку, ⁰С;

t₂ – температура теплоносія на виході з сушарки, ⁰С;

- внутрішній баланс сушарки.

Значення t₀, φ₀, t₁, t₂ є вихідними даними для розрахунку сушарки з киплячим шаром.

Для розрахунку внутрішнього балансу сушарки ∆ складають рівняння теплового балансу:

тепловий потік, що отриманий повітрям в калорифері:

(7.7.)

де - питомі ентальпії повітря на вході в калорифер та на виході з нього, кДж/кг сухого повітря.

Рівняння теплового балансу сушильної установки

(7.8)

де - ентальпія повітря на виході з сушарки, кДж/кг;

- сумарні втрати теплоти в навколишнє середовище, на нагрів матеріалу, транспортних засобів, на додатковий підігрів в сушильній камері.

Питомі сумарні втрати теплоти дорівнюють

(7.9)

де - питома витрата теплоти на нагрів висушуваного матеріалу, кДж/кг вологи;

- початкова температура матеріалу, що поступає в сушарку, ⁰С (приблизно дорівнює температурі навколишнього середовища);

- кінцева температура матеріалу, ⁰С;

- питома теплоємність матеріалу, , (таблиця 7.1., додаток 7);

- питома теплоємність вологи у вологому матеріалі при температурі , ;

- питома витрата тепла на нагрівання транспортних засобів, кДж/ кг вологи, в даному випадку =0;

- питома витрата тепла у додатковому (внутрішньому) калорифері, кДж/кг вологи. За умов відсутності додаткового підігріву в сушильній камері (нормальний варіант);

- питомі втрати тепла в навколишнє середовище, кДж/кг вологи.

Кінцеву температуру матеріалу приймають на нижче температури відпрацьованого повітря на виході з сушарки. Теплові втрати в навколишнє середовище приймають рівними від суми всіх інших складових теплового балансу.

З рівняння (7.9.) знаходять величину - внутрішній баланс сушарки.

В залежності від умов проведення сушки можливі три варіанти:

∆=0; ∆<0; ∆>0

Розглянемо їх окремо:

а) ∆ = 0

Це означає, що процес сушіння відбувається в гіпотетичній, так званій теоретичній сушарці. В такій сушарці температура матеріалу, що надходить в сушарку, дорівнює нулю, відсутні втрати тепла на нагрів матеріалу та транспортних засобів, немає додаткового підведення тепла в самій сушильній камері та втрат тепла в навколишнє середовище. Відповідно для теоретичної сушарки, згідно рівняння (7.9) - .

Для визначення витрати сухого повітря і теплоти на процес сушіння необхідно на діаграмі I – x побудувати лінію сушіння (рис. 7.3.)

Для побудови лінії сушіння необхідно знати координати мінімум двох точок. Координати першої точки (точка А ) визначають параметри атмосферного повітря (рис. 7.3.). Координати другої точки (точка В ) визначають параметри нагрітого в калорифері повітря на вході в сушильну камеру. При нагріванні в калорифері вологовміст повітря не змінюється . Наступний крок – побудова лінії ВС_Т. Тобто лінії процесу сушіння в теоретичній сушарці при постійній ентальпії до заданої температури повітря на виході з сушарки . Вологовміст відпрацьованого сушильного агенту (на виході з теоретичної сушарки) знаходять шляхом проведення перпендикуляру від точки С_Т до осі абсцис (рис. 7.3.).

Отже, для теоретичної сушарки, в рівняннях (7.7.) та (7.8.) – . Тобто процес сушіння в теоретичній сушарці відбувається при постійній ентальпії - тепло затрачається лише на випаровування вологи з матеріалу.

Витрата сухого повітря в теоретичній сушарці визначається згідно рівняння:

(7. 10.)

де - витрата сухого повітря в теоретичній сушарці, кг/с;

- витрата вологи, що видаляється з матеріалу, кг/с;

- вологовміст атмосферного повітря, кг/кг;

- вологовміст відпрацьованого сушильного агенту (на виході з теоретичної сушарки), кг/кг.

Кількість теплоти на процес сушіння в теоретичній сушарці визначається згідно рівняння (7.7)

б) ∆<0, ∆>0

Таке явище спостерігається в реальних (дійсних) сушарках. В дійсних сушарках ентальпія повітря не залишається сталою.

Якщо надходження тепла в сушарку більше його втрати , то . Отже, згідно рівнянь (7.7.) та (7.8.) під час сушіння ентальпія повітря буде зростати . Найчастіше таке явище відбувається при наявності додаткового підігріву в сушильній камері.

В даному посібнику розглядається нормальний варіант сушіння - відсутність додаткового підігріву в сушильній камері

В такому випадку , тоді , за умов, коли приблизно дорівнює температурі навколишнього середовища.

Для визначення витрати сухого повітря і теплоти на процес сушіння в реальній сушарці необхідно на діаграмі I – x побудувати лінію сушіння (рис. 7.3.). Лінії АВ та ВС_Т рисуємо згідно методики, описаній для теоретичної сушарки (∆ = 0). Наступний крок – побудова лінії ВС (рис. 7.3.), лінія ВС відображає процес нормального варіанту сушіння в дійсній сушарці. Для цього задаються довільним значенням х, що знаходиться в межах

Значення ентальпії I знаходять згідно рівняння:

(7.11.)

На перетині ліній x та I знаходять точку (рис. 7.3.). Через точки В та проводять лінію сушіння до перетину з заданою температурою повітря на виході з сушарки . Точка перетину лінії сушіння з ізотермою (точка С) відповідає параметрам відпрацьованого сушильного агенту (x₂, I₂).

Витрата сухого повітря в сушарці визначається згідно рівняння:

(7. 12.)

де - витрата сухого повітря, кг/с;

- витрата вологи, що видаляється з матеріалу, кг/с;

- вологовміст атмосферного повітря, кг/кг;

- вологовміст відпрацьованого сушильного агенту (на виході з сушарки), кг/кг.

Кількість теплоти на процес сушіння визначається згідно рівняння (7.8)

Рис. 7.3. Зображення процесу сушіння на діаграмі I – x.

Дата добавления: 2017-02-01