Тепловой расчёт сушилки.

Материальный расчёт установки.

Из уравнения материального баланса сушильной установки определим расход влаги W, удаляемый из высушиваемого материала:

G_к =200 кг/ч =200/3600=0,0556 кг/с

кг/с,

где

G_к – производительность установки по сухому веществу, кг/с

W_н– начальная влажность продукта, %

W_к – конечная влажность продукта, %.

W_н=45%,

W_к=10%.

2.4. Тепловой расчёт установки.

Определение основных параметров влажного воздуха.

К основным параметрам влажного воздуха относятся:

1. температураt,°С

2. относительная влажность воздуха φ,%

3. удельное влагосодержание х, кг/кг

4. энтальпия I, кДж/кг

Температуру и относительную влажность воздуха на входе в калорифер определяем по климатическим таблицам, для г. Киева на июль месяц:

1. температура t₀=19.3°С,

2. относительная влажность φ₀=69%.

Удельное влагосодержание воздуха рассчитаем по формуле:

где

0.622 – отношение мольных масс водяного пара и воздуха,

Р_н – давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, Па

Р_н=2239.2 Па при t₀=19.3°С.

В – барометрическое давление воздуха, Па. (Для Европейской части СНГ принимается 745 мм рт. ст. = 99100 Па.)

Удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер:

, кг/кг

Т.к. подогрев воздуха в калорифере происходит при неизменном влагосодержании воздуха, то удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер тоже, что и на входе в сушилку:

, кг/кг

Энтальпия влажного воздуха представляет сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара, приходящегося на 1 кг сухого воздуха:

где

С_с.в.– средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха, (при t<200°С С_с.в.=1.004 кДж/(кг^.К)),

t – температура влажного воздуха, °С,

х – удельное влагосодержание воздуха, кг/кг с.в.,

i_n – удельная энтальпия перегретого пера, кДж/кг,

где r₀– удельная теплота парообразования воды, (при 0°С r₀=2500 кДж/кг),

c_n – средняя удельная теплоёмкость водяного пара,

c_n=1.842 кДж/(кг^.К).

Энтальпия воздуха на входе в калорифер:

, кДж/кг

Энтальпия воздуха на выходе из калорифера (на входе в сушилку):

, кДж/кг

Тепловой расчёт сушилки.

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:

где

- разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, кДж/кг влаги;

- теплоемкость влаги во влажном материале при температуреθ₁=25°С, кДж/(кг^.К);

=4.19 кДж/(кг^.К);

q_доп.- удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту q_доп.=0;

q_т.- удельный расход тепла с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае q_т.=0;

q_м.- удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:

, кДж/кг влаги

с_м - теплоемкость высушенного материала:

, кДж/(кг^.К),

с_с - теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/(кг^.К);

с_с=1.22 кДж/(кг^.К);

q_п.- удельные потери тепла в окружающую среду:

, кДж/кг влаги,

l - удельный расход абсолютно сухого воздуха:

, кг возд./кг влаги,

I₂ – энтальпия воздуха на выходе из сушилки, кДж/кг,

х₂ – удельное влагосодержание воздуха на выходе из сушилки, кг/кг с.в..

Значение х₂ находим по I-х диаграмме влажного воздуха, построив теоретический процесс сушки, и по нему расчитываем значение I₂.

Теплоемкость высушенного материала:

, кДж/кг влаги

Удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:

, кДж/кг влаги

Удельные потери тепла в окружающую среду:

, кДж/кг влаги

Разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере:

, кДж/кг влаги

Запишем уравнение рабочей линии сушки:

или

Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I-х необходимо знать координаты (I и х) минимум двух точек. Координаты одной точки известны:

I₁=158 кДж/кг,

х₁=0.01 кг/кг,

Для нахождения координат второй точки, зададимся произвольным значением х, и определим соответствующее ему значение I. Пусть х=0.02 кг влаги/кг с.в., тогда:

, кДж/кг

Через две точки на диаграмме I-х с координатами I₁, х₁ и I, х поводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром t₂=75°С. В точке пересечения линии сушки с изотермой t₂=75°С находим параметры воздуха: х₂=0.027 кг/кг с.в..

Энтальпию воздуха рассчитываем по формуле:

, кДж/кг