Тепловий баланс повітряної сушарки

Для усталеного процесу рівняння теплового балансу виражає однаковість кількості теплоти, що надходить у сушильну установку, і теплоти, що вихо­дить з неї.

Надходження теплоти:

а) із свіжим повітрям у калорифер вноситься теплоти LI₀, де І₀ — ен­тальпія повітря при його температурі t₀;

б) від джерела теплоти в калорифері Q_к;

в) додаткова теплота, що вводиться в сушильну камеру Q_д;

г) з вологим матеріалом , де т₁ — маса матеріалу, що подається на висушування за одиницю часу, кг/с; с_м — теплоємність матеріалу, Дж/(кг· К); θ₁ — температура матеріалу до висушування, °С.

Оскільки за рівнянням т_х = т₂ +W, то можна записати

де с_в — теплоємність води, Дж/(кг·К);

д) з транспортними пристроями m_т, c_т, t_т.п, де m_т, с_т, t_т.п, — відповідно маса, теплоємність матеріалу транспортного пристрою та його температура на вході в сушарку.

Вихід теплоти:

а) з повітрям, що виходить, LI₂, де І₂ — ентальпія повітря при його тем­пературі t ₂;

б) з висушеним матеріалом де θ₂ — температура матеріалу на ви­ході з сушарки;

в) з транспортними пристроями м_Т, c_т, t_т.к, де m_т, с_т, t_т.к, — температура матеріа­лу транспортного пристрою на виході з сушарки;

г) втрати теплоти в навколишнє середовище Q_н.

Тепловий баланс сушарки виразиться рівнянням:

Загальні витрати теплоти в сушарці складаються з Q_к і Q_д, тому останнє рівняння набуває вигляду:

Поділимо кожну складову частину теплового балансу на W і назвемо ці вирази питомими витратами теплоти, тобто:

Позначимо сумарні питомі теплові втрати через

Відповідно до цих позначень питомі витрати теплоти на висушування будуть:

Питому витрату теплоти в калорифері при заданому q_д, визначимо з рівняння:

Питому витрату теплоти в калорифері можна визначити також з рівняння:

Прирівнюючи праві частини цих рівнянь, отримаємо:

Позначимо праву частину цього рівняння через Δ:

Тоді:

Для аналізу і розрахунку процесів сушіння доцільно ввести поняття про так звану теоретичну сушарку, яка працює без додаткового підведення теп­лоти в сушильній камері (q_д = 0), без теплових втрат (∑q_втр = 0) і при θ₁ = 0. Згідно з рівнянням для такої сушарки Δ=0, тоді отримаємо:

або

Процес у теоретичній сушарці відбувається при постійній ентальпії по­вітря. При цьому теплота, що виділяється під час охолодження повітря, ви­трачається лише на випаровування вологи з матеріалу, а тому вона разом з утвореною парою знову повертається в повітря.

У реальній сушарці під час висушування матеріалів можуть трапитись три випадки:

1. Δ = 0, тобто. Підведена теплота в сушаркуцілком покриває втрати на нагрівання матеріалу, транспортних засобів та втрати в навколишнє середовище. У цьому випадку , що відповідає . Таку сушарку розрахову­ють аналогічно теоретичній сушарці.

2. Δ > 0, тобто У цьому випадку підведена теплота з лишком перекриває усі теплові втрати, тобто , отже .

3. Δ < 0, тобто . У цьому випадку підведеної теплоти не вистачає на покриття теплових втрат, тобто , отже . Такі сушарки найпоширеніші у практиці.

Виходячи з наведених міркувань, величину Δ називають тепловою харак­теристикою сушарки.

Дата добавления: 2014-01-04