Статика сушки

Статика сушки устанавливает связь между начальными и конечными па-раметрами высушиваемого материала и сушильного агента на основе уравне-ний материального и теплового балансов. Из статики сушки определяют произ-водительность сушильной установки, расход сушильного агента и расход теп-лоты.

Материальный баланс сушки. Материальный баланс имеет целью определе-ние количества (расхода) испаренной влаги и расхода сушильного агента. Его составляют для потоков высушиваемого материала и газа.

При составлении указанных материальных балансов в качестве ис-ходных параметров используют следующие:

G ₁ – расход влажного материала, поступающего на сушку, кг/с;

G ₂– расход высушенного материала, кг/с;

W – расход влаги, удаляемой из материала при сушке, кг/с;

L – расход абсолютно сухого воздуха, необходимого для сушки, кг/с;

х ₀, х ₁, х ₂ – влагосодержание воздуха соответственно на входе в калори-

фер, на входе в сушилку и на выходе из сушилки, кг вл./кг с.в.;

w ₁ и w ₂ – начальная и конечная влажность высушиваемого материала со-

ответственно, масс. д. (или масс. %)

Под влажностью w понимают отношение массы содержащейся в мате-риале влаги G_вл к общей массе влажного материала G = G_абс.с.м + G_вл (здесь G_абс.с.м - масса абсолютно сухого материала):

, масс. д. или 100, масс. % (5.1)

Отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе абсолютно сухого материала называется влагосодержанием материала:

, масс. д. или 100, масс. % (5.2)

Влажность w и влагосодержание связаны между собой зависимостью (в масс. д.): или .

Тогда материальный баланс сушки выражается равенствами:

- по влажному материалу, подвергаемому высушиванию,

; (5.3)

- по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале:

. (5.4)

Из уравнений (5.2) и (5.3) можно определить производительность су-шилки:

- по высушенному материалу по формулам

или ; (5.5)

- по количеству удаляемой влаги по формулам

или . (5.6)

Количество удаляемой из высушиваемого материала влаги W в виде па-ров поступает в сушильный агент, повышая при этом его влагосодержание. При использовании в качестве сушильного агента воздуха уравнение материального баланса для газовой фазы можно записать в виде:

, (5.7)

Из уравнения (5.7) можно определить расход абсолютно сухого воздуха, необходимого для удаления влаги в количестве W:

. (5.8)

Влагосодержания воздуха х ₁ и х ₂, а также х ₀ могут быть определены по диаграмме, выражающей зависимость между энтальпией I и влагосодержа-нием x влажного воздуха (I - x диаграмма состояния влажного воздуха Л. К. Рамзина).

Тепловой баланс сушки. Из теплового баланса определяется количество (рас-ход) требуемой для сушки теплоты, подводимой к сушильной установке. Для этой цели составляется уравнение теплового баланса, учитывающего все виды прихода и расхода теплоты в сушильной установке. Простейшая конвективная сушильная установка состоит из вентилятора, калорифера, сушильной камеры, трубопровода (в ряде случаев из транспортных средств, применяемых для пере-мещения влажного материала в сушильной камере). По основному варианту воздушной сушки влажный воздух с содержанием L абсолютно сухого воздуха подается вентилятором в калорифер, где нагревается для требуемой температу-ры, а затем по трубопроводу поступает в сушильную камеру, которую проходит однократно. Для получения из воздуха сушильного агента в калорифер поступа-ет Q _к(кДж/с) теплоты.

Расход теплоты в калорифере можно представить в виде:

, (5.9)

где I ₀ , I ₁ – энтальпия воздуха на входе и выходе из калорифера, т.е. на входе в сушильную камеру, кДж/кг с.в.

Нагретый в калорифере воздух при прохождении сушильной камеры ме-няет энтальпию от I ₁ на входе до I ₂ на выходе. Количество теплоты, приходя-щее в сушильную установку вместе с влажным воздухом определяется величи-ной L I ₀, а уходящее из сушилки L I ₂.

Влажный материал с расходом , поступающий на сушку, приносит в сушильную камеру теплоту сухого материала и влаги

. Количество теплоты с покидающим сушилку высушенным материалом

. Здесь приняты обозначения: с_м, с_в – теплоемкость высушенного материала и воды соответственно, Дж/(кг.К); - температура материала, поступающего в сушилку, и уходящего из сушилки, ⁰С.

Учитывая все поступающие (с подаваемой в калорифер теплотой Q _к, с сушильным агентом L I ₀, с влажным материалом + ) и уходя-щие (с сушильным агентом L I ₂, с высушенным материалом , потери теплоты в окружающее пространство Q_пот) тепловые потоки, тепловой баланс процесса сушки можно представить равенством:

.

Из этого равенства в окончательном виде можно определить общий расход теп-лоты на сушку:

. (5.10)

Из равенств (5.8) - (5.10) следует, что расход тепла на сушку зависит глав-ным образом от начальных и конечных параметров воздуха; кроме того, он по-вышается с увеличением разности между начальной и конечной температурами высушиваемого материала и с ростом тепловых потерь в окружающую среду.

Дата добавления: 2015-10-28