Конструктивный расчёт распылительной сушилки

Распылительные сушилки применяются для сушки жидкостей. В таких аппаратах процесс сушки происходит за небольшой промежуток времени. Благодаря этому продукт не нагревается больше допустимых температур. Температура материала приближается к температуре, при которой происходит испарение жидкостей. После сушки в распылительной сушилке даже не нужно проводить дополнительного измельчения продукта, т.к. он выходит из аппарата в порошкообразной форме.

Сушка будет проходить тем интенсивнее, чем меньше частица обрабатываемой жидкости.

Одним из методов распыления жидкостей является центробежный. Распыление происходит благодаря дискам, вращающимся со скоростью до 160 м/сек. В таких аппаратах можно обрабатывать вязкие жидкости, суспензии.

При помощи конструктивного расчета распылительной сушилки можно определить диаметр и высоту сушильной камеры распылительной сушилки центробежного распыления. Сначала необходимо найти средний и максимальный диаметр капель. Для этого используют формулу Фрассера:

,

где G – расход жидкости, л/ч;
D_Д – диаметр рабочего диска, м;
n – количество оборотов за единицу времени, об/сек.

- кинематическая вязкость жидкости, м²/с;

П – смоченный периметр диска, м;

- плотность высушиваемой жидкости, кг/м³;

- поверхностное натяжение жидкости, кг/м. Эта величина приблизительно равна от 75,4 до 102·10^-3 кг/м.

Максимальный диаметр (d_МАКС) принимается равным от 2,5 до 3 средних диаметров.

Далее конструктивный расчёт распылительной сушилки заключается в нахождении радиуса, на который разбрызгивается жидкость (факел) и радиуса сушильной камеры. Определяется, используя формулу Борде:

,

здесь - кинематическая вязкость газа, м²/с;
\(\eta_\text{г}\) – динамическая вязкость газа, Н·с/м²;

\(\lambda_\text{г}\) – коэффициент теплопроводности газа, Вт/м·К;
r – удельная теплота парообразования, Дж/кг;
V_Г – объём газа, м³;
t_Г – t_К – разница температур между газом и каплей жидкости в самом начале процесса.

Далее ведут определение объёма сушильной камеры:

,

где А_v –удельное напряжение по испаренной влаге, кг/(м³·с).
Эта величина будет зависеть от диаметра капель, диаметра сушильной камеры и температуры поступающего воздуха.
1)    D_К = 2,55 м,  t₁ = 150   2000C, d_МАКС = (50 400)·10^-6 м.

2)    D_К = 19 м,  t₁ = 120   2200C,  d_МАКС = (50 500) 10-6 м.

;

W – расход влаги:

,

где - это начальное и конечное влагосодержание в обрабатываемой жидкости.
Последним этапом является нахождение такого параметра, как рабочая высота камеры.

Отступив, отметим, что для сушильной камеры, где используются форсунки, этот параметр составляет Н_К/D_К = 1,5…2,5 м. Эта величина зависит как от влажности обрабатываемого раствора, так и от производительности установки. Отношение высоты камеры к ее диаметру будет тем меньшим, чем производительность больше, а влажность меньше.  В случае, когда не требуется получить порошок, а нужны гранулы, то отношение высоты к диаметру будет больше или равно 5.

В установках, где основным рабочим элементом является распылительный диск, Н_К/D_К = 0.8…1 м. Стандартно диск установлен на высоте 1 – 1,5 метра от верхней точки камеры.

Материал подготовлен по книге "ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ", О.В. Чагин, Н.Р. Кокина, В.В. Пастин : Иван. хим. - технол. ун-т.:Иваново. 2007. 138 с.  и другим источникам.