hвп = 2501 + 1,97 · tсг. (47)

Решая совместно уравнения, можно получить формулу для расчета α :

. (48)

После определения коэффициента избытка воздуха рассчитывают Gсг, а затем влагосодержание сушильного агента на входе в сушильный барабан:

. (49)

Энтальпия сушильного агента на входе в барабан определяется по формуле:

На основании полученных значений энтальпии и влагосодержания в d – H диаграмме находится т.1, соответствующая состоянию сушильного агента в начале процесса сушки.

4.2. Определение параметров сушильного агента на выходе из сушильного барабана, расхода сушильного агента и расхода теплоты на сушку

Из уравнения материального баланса сушилки определяется расход влаги, удаляемой из высушиваемого материала:

W =, (50)

где ωн и ωк – начальная и конечная влажность высушиваемого материала, %;

Gк – производительность сушилки по высушенному материалу, кг/с.

Составляется уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

∆ = сw· tм/ +qдоп – (qт + qм + qп), (51)

где ∆ – угловой коэффициент процесса сушки в d – H диаграмме (разность между удельным приходом и расходом теплоты непосредственно в сушильной камере), кДж/кг;

сw – теплоемкость воды, кДж/кг·К;

tм/ – начальная температура высушиваемого материала, ºС;

qдоп – удельный дополнительный подвод теплоты в сушилку, кДж/кг (при работе сушилки по нормальному сушильному варианту qдоп = 0);

qт – удельный расход теплоты на нагревание транспортных средств, кДж/кг (для барабанной сушилки qт = 0);

qм – удельный расход теплоты на нагревание высушиваемого материала, кДж/кг (qм = Gк·см (tм// – tм/)/W);

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

qп – удельные потери теплоты в окружающую среду, кДж/кг;

tм// – температура материала на выходе из сушилки, ºС (в расчете рекомендуется принять tм// равной температуре «мокрого термометра»).

Используя полученное значение углового коэффициента, следует построить линию процесса сушки в d – H диаграмме и на пересечении этой линии с изотермой соответствующей конечной температуре сушильного агента найти т. 2, по которой определить параметры сушильного агента на выходе из сушильного барабана – d2 и H2.

Расход сухого сушильного агента в кг/с определяется по формуле:

Gса = W/(d2 - d1). (52)

Расход теплоты на сушку d в кВт определяется по формуле:

Qc = Gса (H1 – H0). (53)

4.3. Определение основных размеров сушильного барабана

Основные размеры барабана определяются по нормалям и каталогам-справочникам в соответствии с рассчитанным объемом сушильного пространства. Требуемая величина объема сушильного пространства V складывается из объема, необходимого для прогрева влажного материала до температуры, при которой начинается активное испарение влаги, т. е. до температуры «мокрого термометра» Vп и объема, необходимого для осуществления процесса испарения и удаления влаги Vc :

V = Vп + Vc. (54)

Объем, необходимый для испарения и удаления влаги, может быть рассчитан по формуле:

Vc = W/(βvp ·∆p), (55)

где βvp – объемный коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности парциальных давлений водяного пара, с/м;

∆p – средняя разность парциальных давлений водяного пара у поверхности частиц материала и вдали от них, Па.

Величины объемных коэффициентов массоотдачи, отнесенные к разности парциальных давлений βvp и к разности концентраций водяного пара βv, связаны между собой соотношением:

βvp = βv /Rвп ·Tср, (56)

где: Rвп = 462 Дж/кг К– газовая постоянная водяного пара;

Tср – средняя температура сушильного агента, К.

Для барабанной сушилки коэффициент массоотдачи βv может быть рассчитан по эмпирическому уравнению:

βv = 0,016 , (57)

где wρср – массовая скорость сушильного агента, кг/(м2 с);

n – частота вращения барабана, мин-1;

β – степень заполнения барабана высушиваемым материалом, %;

ро – абсолютное давление в барабане, Па (в расчете принять это давление равным 99308 Па);

с – теплоемкость сушильного агента при средней температуре, кДж/кг К;

ρср – плотность сушильного агента при средней температуре в барабане, кг/м3;

рп – среднее парциальное давление водяного пара в сушильном барабане, Па.

Формула справедлива для значений wρср = 0,6 – 1,8 кг/(м2 с), n = 1,5 -5,0 мин-1; β = 10 – 25 %.

Скорость сушильного агента выбирается в зависимости от дисперсности и плотности высушиваемого материала. Для полидисперсных материалов с частицами размером 0,2 – 5,0 мм и насыпной плотностью 800 – 1200 кг/м3 рекомендуется принимать скорость сушильного агента 2 – 5 м/с.

Степень заполнения барабана высушиваемым материалом зависит от конструкции перевалочных устройств. Рекомендации по выбору перевалочных устройств и величины степени заполнения для наиболее часто используемых конструкций приведены в Приложении.

Парциальное давление водяного пара в начале рп1 и конце рп2 процесса сушки можно определить с помощью d – H диаграммы, либо используя соотношение:

рп= р0· d/(0.622 + d). (58)

Среднее значение парциального давления водяного пара:

рср = 0,5(рп1 + рп2). (59)

Движущую силу процесса сушки (среднюю разность парциальных давлений водяного пара) можно определить по формуле:

, (60)

где ∆рб и ∆рм – наибольшая и наименьшая разности парциальных давлений водяного пара, Па.

Для случая прямоточного движения сушильного агента и высушиваемого материала ∆рб и ∆рм рассчитываются по формулам:

∆рб = рн1 – р1 ; ∆рм = рн2 – р2, (61)

где рн1 и рн2 – давление насыщения при температуре «мокрого термометра» в начале и конце процесса сушки, Па.

Объем сушильного пространства, необходимый для прогрева влажного материала, рассчитывается по модифицированному уравнению теплопередачи:

Vп = Qп /( kv ·∆tср), (62)

где Qп – количество теплоты, затрачиваемое в 1 с на подогрев влажного материала от начальной температуры до температуры «мокрого термометра», кВт;

kv – объемный коэффициент теплопередачи, кВт/м3К;

∆tср – средняя разность температур сушильного агента и влажного материала, ºС.

Расход теплоты на подогрев материала определяется по формуле:

Qп = Gк· см (tм – tм/) + W· сw(tм – tм/). (63)

Объемный коэффициент теплопередачи можно определить по эмпирическому уравнению:

kv = 16 (wρср)0,9 n0.7 β0.54. (64)

Для определения ∆tср необходимо вычислить температуру tх, до которой охладится сушильный агент при отдаче теплоты на нагрев влажного материала. Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:

Qп = Gса · с · (1 + d1) · (t1 – tх). (65)

Средняя разность температур рассчитывается по формуле:

∆tср = 0,5 [(t1 – tм/) + (tх – tм1)]. (66)

После определения необходимого объема сушильного пространства следует по таблице Приложения подобрать стандартную сушилку с объемом барабана на 10 – 15 % большим, чем рассчитанное значение. Для выбранного типоразмера сушилки следует выписать из таблицы основные размеры барабана – длину L, наружный Dн и внутренний Dвн диаметры.

4.4. Проверка работоспособности сушильной установки

Определяется объемный расход влажного сушильного агента при среднем влагосодержании и средней температуре:

Vса = Gса · (1 + dcр) · (273 + tср) / (273· ρ0), (67)

где dcр – среднее влагосодержание сушильного агента,

dcр = 0,5(d1 + d2), кг/кг; tср – средняя температура сушильного агента,

tср = 0,5(t1 + t2), ºС; ρ0 – плотность сушильного агента при нормальных условиях, в соответствии с обоснованиями, приведенными в начале раздела 4, принимаем ρ0 = 1,293 кг/м3.

Определяется действительная скорость сушильного агента в барабане:

wд = Vса /(0,785 · D2вн). (68)

Величина действительной скорости сушильного агента не должна отличаться от предварительно принятой – более чем на 10 %. В противном случае необходимо выбрать барабан с другим диаметром или повторить расчет с новым значением скорости.

Далее определяется количество находящегося в сушилке материала:

Gм = Vвн·β·ρм, (69)

где Vвн – внутренний объем барабана, м3;

ρм – насыпная плотность высушиваемого материала, кг/м3 .

Среднее время пребывания материала в сушилке в секундах:

τм = Gм / (Gк + 0,5W). (70)

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5