![]() |
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 для общих случаев будет складываться из
(тепла нагревания сушильного агента) и
(дополнительно подводимого тепла).
Чтобы составить тепловой баланс необходимо ввести обозначения:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185484_image008.gif)
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185495_image010.gif)
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185479_image012.gif)
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185501_image014.gif)
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185460_image016.gif)
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185516_image018.gif)
Баланс тепла выражают так:
Приход: | Расход: | |||
С сушильным агентом |
![]() |
С сушильным агентом |
![]() |
|
С обрабатываемым материалом |
![]() |
С готовой продукцией |
![]() |
|
С влагой, которая удаляется из продукта |
![]() |
С удаленной из продукта влагой |
![]() |
|
Физическое тепло транспортных механизмов |
![]() |
Физическое тепло нагретых транспортных механизмов |
![]() |
|
Подводимое тепло |
![]() |
Потери тепла в атмосферу |
![]() |
Тепловой баланс выражается следующим равенством:
![]() |
(1) |
Будем решать уравнение (1) по подводимому теплу Q.
![]() |
(2) |
Исходя из этого уравнения можно сказать, на что тратится тепло, которое подводится в сушилку:
1) расход тепла с уходящим сушильным агентом:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185520_image044.gif)
2) на процесс испарения влаги из продукта:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185534_image046.gif)
3) на нагрев высушенного материала:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185507_image048.gif)
4) на нагрев транспортных механизмов:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185552_image050.gif)
5) в атмосферу .
Исходя из этого уравнение (1) может принять вид:
![]() |
(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:
![]() |
(4) |
Теперь проведем преобразование первых двух членов уравнения (4) исходя из того, что теплоемкость влажного воздуха рассчитывается по формуле , энтальпия пара
, а удельный расход воздуха
. Получаем:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185522_image063.gif)
или
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185465_image065.gif)
Теперь нужно сложить и вычесть из правой части только что полученного уравнения и провести небольшие преобразования, в результате получим:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185532_image069.gif)
Теперь известное значение подставляем в уравнение (4), получаем:
![]() |
(5) |
здесь – сумма удельных расходов тепла в подогревающем воздух устройстве и сушильной установке.
Введем обозначение разницы величин:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185552_image077.gif)
Исходя из этого, уравнение (5) приводится к виду:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185560_image079.gif)
Рассчитаем количество тепла , которое вносится сушильным агентом:
![]() |
(*) |
здесь – тепло воздуха из атмосферы,
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185510_image087.gif)
Из (*) , а значит
![]() |
(6) |
Вынесем за скобки и, подставив
, поучим уравнение вида:
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185487_image095.gif)
Учитываем, что , окончательно выражение принимает вид:
![]() |
(7) |
Данное уравнение является уравнением теплового баланса сушильных камер конвективного типа.
Для контактных сушилок используется уравнение (2). В нем первый член, а именно . Это так в связи с тем, что в контактной сушилке сушильным агентом воздух не является.
![alt](/uploads/posts/2010-07/1278185471_image103.gif)
Исходя из уравнения (7) можно сказать, что:
когда энтальпия воздуха, который является сушильным агентом, возрастает, т.е.
;
когда энтальпия уменьшается, т.е.
;
когда энтальпия не изменяется, т.е.
.
Последний вариант наблюдается при сушке в адиабатических условиях. В таком случае тепловых потерь нет. Здесь
![]() |
(8) |
Поэтому такую сушилку называют теоретической. Сушка в ней осуществляется адиабатически при : 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 равен потерям
, т.е.
.
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.