Самые популярные статьи







Тепловой баланс сушилки

Тепловой баланс сушилки
Принципиальная  схема  конвективной  сушилки:
1 — камера сушилки;
2 — вентилятор;
3 — воздухоподогреватель;
4 — дополнительный воздухоподогреватель
в камере сушилки.
 

Чтобы составить тепловой баланс сушилки по теплу, которое передано установке (см. рисунок), нужно учитывать, что подводимое к сушилке тепло alt для общих случаев будет складываться из alt (тепла нагревания сушильного агента) и alt (дополнительно подводимого тепла).

Чтобы составить тепловой баланс необходимо ввести обозначения:

alt – средняя удельная теплоемкость в (Дж/кг·К): сушильного агента; влаги; которая удаляется в процессе сушки; самого продукта и транспортировочных устройств сушилки;
alt – соответственно температура воздуха до его попадания в воздухоподогревательное устройство и на выходе из сушилки, °С;
alt – температура продукта перед входом в сушилку и на выходе из нее, °С;
alt – вес транспортных механизмов, кг;
alt – температура транспортного механизма на входе и выходе из сушильной установки, °С;
alt – энтальпия водяного пара в свежем воздухе и отработанном, Дж/кг.


Баланс тепла выражают так:

Приход:
  Расход:
С сушильным агентом
alt
  С сушильным агентом
alt
С обрабатываемым материалом
alt
  С готовой продукцией
alt
С влагой, которая удаляется из продукта
alt
  С удаленной из продукта влагой
alt
Физическое тепло транспортных механизмов
alt
  Физическое тепло нагретых транспортных   механизмов
alt
Подводимое тепло
alt
  Потери тепла в атмосферу
alt

 
Тепловой баланс выражается следующим равенством:    

alt
(1)


Будем решать уравнение (1) по подводимому теплу Q.             

alt
(2)

   
Исходя из этого уравнения можно сказать, на что тратится тепло, которое подводится в сушилку:
1) расход тепла с уходящим сушильным агентом:

alt

2) на процесс испарения влаги из продукта:

alt

3) на нагрев высушенного материала:

alt

4) на нагрев транспортных механизмов:

alt

5) в атмосферу alt.

Исходя из этого уравнение (1) может принять вид:

alt
(3)


Чтобы можно было сравнивать работу различных видов сушильных установок, лучше всего тепловой расчет вести на 1 кг испаренной влаги.

В уравнении (2) разделим все члены на величину W, которая обозначает количество испаренной влаги, и обозначим через строчные буквы удельный расход тепла и сушильного агента. В результате получится:

alt
(4)

      
Теперь проведем преобразование первых двух членов уравнения (4) исходя из того, что теплоемкость влажного воздуха рассчитывается по формуле alt, энтальпия пара alt, а удельный расход воздуха alt. Получаем:

alt

 
или

alt


Теперь нужно сложить и вычесть из правой части только что полученного уравнения alt и провести небольшие преобразования, в результате получим:

alt


Теперь известное значение alt подставляем в уравнение (4), получаем:

alt,
(5)


здесь alt – сумма удельных расходов тепла в подогревающем воздух устройстве и сушильной установке.

Введем обозначение разницы величин:

alt


Исходя из этого, уравнение (5) приводится к виду:

alt


Рассчитаем количество тепла alt, которое вносится сушильным агентом:

alt,
(*)

здесь alt – тепло воздуха из атмосферы,

alt – тепло, которое получил воздух в воздухоподогревателе.


Из (*) alt, а значит

alt.
(6)


Вынесем alt за скобки и, подставив alt, поучим уравнение вида:

alt


Учитываем, что alt, окончательно выражение принимает вид:

alt
(7)


Данное уравнение является уравнением теплового баланса сушильных камер конвективного типа.

Для контактных сушилок используется уравнение (2). В нем первый член, а именно alt. Это так в связи с тем, что в контактной сушилке сушильным агентом воздух не является.

alt, которая входит в уравнение теплового баланса, может быть со знаком плюс, минус или равна 0.


Исходя из уравнения (7) можно сказать, что:
когда alt энтальпия воздуха, который является сушильным агентом, возрастает, т.е. alt;
когда alt энтальпия уменьшается, т.е. alt;
когда alt энтальпия не изменяется, т.е. alt.

Последний вариант наблюдается при сушке в адиабатических условиях. В таком случае тепловых потерь нет. Здесь

alt
(8)


Поэтому такую сушилку называют теоретической. Сушка в ней осуществляется адиабатически при alt: влага, которая испаряется из продукта, передает сушильному агенту столько же тепла, сколько этот агент ему сообщает, охлаждаясь тем самым для испарения влаги.

В некоторых случаях такие условия сушки могут быть и в реальной сушилке, когда приход тепла alt равен потерям alt, т.е. alt .


Материал подготовлен по книге "ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ", А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган; Издание 2-е, дополненное и переработанное; Москва: "Государственное научно-техническое издательство химической литературы", 1962 г. и другим источникам.



Нашли ошибку? Выделите её и нажмите Ctrl+Enter. Будем благодарны за помощь.